FI85319B - Kopplingselement. - Google Patents

Description

1 85319

KYTKENTÄELEMENTTI

Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määritelty kytkentäelementti.

5 Keksinnön kohteena on myös menetelmä kytkentä- elementin ohjaamiseksi.

Nopeiden laajakaistaisten tietoliikenneverkkojen ja näihin verkkoihin perustuvien reaaliaikaisten multimediapalveluiden kehittyminen asettaa uusia vaati-10 muksia järjestelmiin kuuluville laitteisto- ja ohjelmistoratkaisuille. Datan siirtonopeus on esim. MAN-verkossa (Metropolitan Area Network eli MAN) 140 Mbps ja valokuituja käyttävissä verkkoliitännöissä. (Fiber Distributed Data Interface eli FDDI) 100 Mbps. Jos 15 edellä mainitun kaltaisissa verkoissa käytetään pakettikytkentäistä siirtoa vaaditaan tiedonsiirto- ja tie-donkäsittelykomponenteilta 100 - 600 Mbps datan lä-päisynopeutta.

Esimerkkeinä laitteistoista, joiden yhteydessä 20 vaaditaan suuria datanopeuksia ja siis suurta datan läpäisykykyä voidaan todeta suurinopeuksiset paketti-kytketyt verkot (ATM), väylöitys FDTI-, LAN- ja MAN-verkoissa, reaaliaikainen digitaalisen videosignaalin kompressointi, reaaliaikainen multimediakoodaus 25 (ASN.l+VER), reaaliaikaiset turvallisuusalgoritmit, ja moniprosessorilaitteet, joissa käytetään hajautettuja käyttöjärjestelmiä (esim. MACH-supertietokone).

Jotta laitteistolla olisi suuri datan läpäisy-kyky, vaatimuksena on suuri datan siirtonopeus järjes-30 telmän tulon ja lähdön välillä. Ennestään tunnetaan transputer-tyyppisiä ratkaisuja, joissa prosessorit on yhdistetty toisiinsa 30 Mbps sarjaliitännöillä. Tällaisten liitäntöjen soveltaminen on kuitenkin vaikeaa, koska nopea datavirta tulisi voida jakaa tehokkaasti 35 transputer-verkossa. Järjestelmään tulee tällöin sisällyttää jonkinlainen datan jakelujärjestelmä.

Keksinnön tarkoituksena on tarjota uusi kyt- 2 85319 kentäelementti ja tämän ohjaustapa, jonka elementin avulla voidaan toteuttaa mm. nopeita laajakaistaisia tietoliikenneverkkoja ja näihin verkkoihin perustuvia reaaliaikaisia multimediapalveluja. Keksinnön tarkoi-5 tuksena on yleisesti tarjota monikäyttöinen kytkentä-elementti, jota voidaan soveltaa hyvin erilaisissa ympäristöissä, kuten tietokoneväylän ratkaisuissa yhdistämään prosessoreja ja muistiyksikköjä tai vastaavia resursseja sekä nopeissa digitaalisissa verkoissa.

10 Keksinnön mukaiselle kytkentäelementille on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle kytkentäele-mentin ohjaamiseksi on tunnusomaista se, mitä on esi-15 tetty patenttivaatimuksessa 3.

Keksinnön mukaiseen kytkentäelementtiin nopeaa dataliikennettä varten kuuluu kaksi tuloporttia ja kaksi lähtöporttia, joiden kautta dataa siirretään dataryhminä, jotka muodostuvat ainakin osoiteosasta ja 20 tieto-osasta; kytkinyksikkö tulo-ja lähtöporttien yhdistämiseksi; ohjausyksikkö, jonka avulla kunkin data-ryhmän osoiteosan perusteella väylä kytketään kytkinyk-sikön läpi tuloportin ja ainakin toisen lähtöportin välille dataryhmän siirtämistä varten. Keksinnön mukai-25 sesti: - tulo- ja lähtöportit ovat portteja, joiden kautta dataa siirretään rinnakkaisessa muodossa; - ensimmäiseen tuloporttiin kuuluu tulopuskuri; - kytkentäelementin sisäiset väylät ovat rinnakkaisia 30 väyliä, jotka muodostuvat osoiteosaväylistä ja tieto- osaväylistä, jotka väylät on yhdistetty tulopusku-reista kytkinyksikköön; - ohjausyksikköön kuuluu dataryhmän osoiteosan dekoodaus- ja koodausyksikkö, johon tulopuskurit on yhdis- 35 tetty osoiteosaväylillä; - kytkinyksikkö on yhdistetty lähtöportteihin; - kellosignaalikanava on järjestetty kytkentäelement- li 3 85319 tiin, joka kanava on yhdistetty tulopuskureihin, ohjausyksikköön ja kytkinyksikköön, jonka kanavan kautta saatavan kellosignaalin avulla ainakin ensimmäisen tuloportin ja ensimmäisen lähtöportin kautta tapah-5 tuva dataryhmien siirto on synkronoitu.

Keksinnön eräässä sovellutuksessa toinen tulo-portti ja toinen lähtöportti on varustettu FIFO-pus-kurein. Tällöin toiseen tuloporttiin ja toiseen lähtö-porttiin voidaan kytkeä oheislaite tms. asynkronisesti, 10 vaikka itse kytkentäelementin läpi datarymät siirretään synkronisesti.

Keksinnön mukaisesti menetelmään kytkentäelementin ohjaamiseksi kuuluu seuraavat menetelmävaiheet: a) kun ensimmäisen tuloportin kautta syötetty dataryh-15 män tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyk- sikön kautta toiseen lähtöporttiin, niin toisen tulo-portin kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyk-sikön kautta ensimmäiseen lähtöporttiin, ja mikäli toisen tuloportin kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa 20 on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään ensimmäiseen lähtöporttiin; b) kun ensimmäisen tuloportin kautta syötetty dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyk-sikön kautta vain ensimmäiseen lähtöporttiin, niin 25 toisen tuloportin kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön kautta toiseen lähtöporttiin, ja mikäli toisen tuloportin kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään toiseen lähtöporttiin; 30 c) kun ensimmäisen tuloportin kautta syötetty dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyksikön kautta molempiin lähtöportteihin, niin datan syöttö toisen tuloportin kautta estetään; d) kun ensimmäisen tuloportin kautta syötetty dataryh-35 män tieto-osa on tyhjä, niin toisen tuloportin kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön kautta osoitteesta riippuen joko ensimmäiseen tai toiseen 4 35319 lähtöporttiin tai molempiin, ja mikäli toisen tulopor-tin kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa siirretään ensimmäiseen lähtöporttiin; ja 5 e) kun toisen tuloportin kautta syötetty dataryhmä on menossa molempiin lähtöportteihin, niin tämä dataryhmä voidaan siirtää kytkentäelementin ensimmäiseen lähtö-porttiin vain, kun ensimmäisen tuloportin kautta saadaan dataryhmä, jonka tieto-osa on tyhjä.

10 Keksinnön etuna on, että kytkentäelementti on rakenteeltaan yksinkertainen, dataa siirretään rinnakkaisessa muodossa ja sen datanläpäisykyky on suuri.

Keksinnön etuna on edelleen, että kytkentäelementti on yleiskäyttöinen elementti, jota voidaan 15 soveltaa mm. hyvin nopeiden mikroprosessoreiden, muistipiirien ja 10 piirien välisissä väyläratkaisuissa tai sitä voidaan käyttää rakenneosana nopeissa datavaihteissa .

Edelleen keksinnön etuna on, että kytkentä-20 elementti voidaan helposti liittää toisiin samanlaisiin kytkentäelementteihin ja muodostaa erilaisia topologioita.

Keksinnön ansiosta kytkentäelementti voidaan toteuttaa intergoituna piirinä tai kytkentäelementtejä 25 voidaan integroida suuri joukko samaan komponenttiin. Se voidaan myös integroida osaksi suurtiheyksistä piiriä (VLSI).

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 30 kuva 1 esittää lohkokaaviota eräästä keksinnön mukaisesta kytkentäelementistä; kuva 2 esittää keksinnön mukaisista elementeistä muodostettua rengastopologiaa; kuva 3 esittää erästä keksinnön mukaista kytkentäele-35 menttiä, jossa on esitetty tärkeimpien toimintolohkojen väliset ohjaussignaalit; kuva 4 esittää keksinnön mukaisista kytkentäelemen- 5 85319 teistä muodostettua rinnakkaisten renkaiden topologiaa; ja kuva 5 esittää keksinnön mukaisten kytkentäelementtien avulla muodostettua hilatopologiaa.

5 Keksinnön mukaiseen kytkentäelementtiin kuvas sa 1 kuuluu kaksi tuloporttia II, 12 ja kaksi lähtö-porttia 01, 02, nopea kytkinyksikkö 1 tulo- ja lähtö-porttien yhdistämiseksi sisäisten väylien 8, 9 kautta toisiinsa, ja ohjausyksikkö 2. Tuloportteihin II, 12 10 kuuluu tulopuskurit 3, 4. Lähtöportteihin 01, 02 voi myös kuulua vastaanvanlaiset lähtöpuskurit (ei esitetty kuvassa 1).

Tuloporttien II, 12, sisäisten väylien 8, 9, kytkinyksikön 1 ja lähtöporttien 01, 02 kautta dataa 15 siirretään rinnakkaisessa muodossa dataryhmänä, jonka leveys on N bittiä, jossa N = kokonaisluku. Se voi olla esim. 8, 16 tai 32. Dataryhmä muodostuu kahdesta osasta: osoiteosasta, johon kuuluu A bittiä ja tieto-osasta, johon kuuluu D bittiä. Lisäksi dataryhmään saattaa 20 kuulua lisäbittejä esim. merkkitarkistus- tai priori-teettibittejä. Dataryhmän leveyden ja osoiteosan sekä tieto-osan leveyksien suhde on A + D < N.

Kytentäelementin läpi dataryhmiä siirretään ohjausyksikön 2 ohjaamana. Ohjausyksikköön 2 kuuluu 25 osoitteen dekoodaus- ja koodausyksikkö, joka on yhdistetty tulopuskureihin 3 ja 4. Ohjausyksikkö 2 on myös yhdistetty kytkinyksikköön 1. Kykentäelementin sisäisistä väylistä 8, 9 osoiteosaväylät 8a, 9a on yhdistetty myös ohjausyksikön 2 osoitteen dekoodaus- ja koo-30 dausyksikköön. Sisäisten väylien 8, 9 tieto-osaväylät 8b, 9b on yhdistetty tulopuskureista 3, 4 kytkinyksikön 1 tuloihin. Kuvan 1 toteutusesimerkissä kytkinyksikkö 1 muodostuu kahdesta erillisestä kytkinyksiköstä la, Ib, joista ensimmäinen la on yhteydessä ensimmäiseen lähtö-35 porttiin OI ja toinen Ib toiseen lähtöporttiin 02.

Dataa voidaan siirtää keksinnön mukaisen kyt- 6 85319 kentäelementin lävitse jommasta kuminasta tuloportista II, 12 jompaan kumpaan tai molempiin lähtöportteihin 01, 02. Datan siirto kytkentäelementin läpi tapahtuu synkronisesti.

5 Kytkentäelementtiin on järjestetty kellosig- naalikanava 7, joka on yhdistetty molempiin tulopus-kureihin 3, 4, ohjausyksikköön 2 sekä kytkinyksikköön 1, sen molempiin osiin la, Ib. Kellosignaalin avulla dataryhmien siirto kytkinelementin läpi synkronoidaan. 10 Toinen tuloportti 12 ja toinen lähtöportti 02 voidaan varustaa puskureilla, erityisesti FIFO-pusku-reilla 5, 6 (first in first out eli FIFO). Ulkoinen liitäntä toiseen tuloporttiin 12 ja lähtöporttiin 02 voi tällöin olla joko synkroninen tai asynkroninen. 15 Ensimmäinen tuloportti II ja ensimmäinen lähtöportti 01 on tässä tapauksessa varattu datan synkronista siirtoa varten. FIFO-puskurit on esitetty kuvassa 1 katkoviivoin piirrettynä.

Dataa siirretään keksinnön mukaisen kytkentä-20 elementin läpi rinnakkaisessa muodossa dataryhmänä, jonka levyes on N bittiä. Dataryhmää muodostuu osoite-osasta A ja tieto-osasta D, kuten edellä todettiin. Tieto-osa voi sisältää dataa tai se voi olla tyhjä. Tyhjä dataosa osoitetaan tässä tapauksessa NOLLA (NULL) 25 osoitteella. Dataryhmän tieto-osa siirretään synkronisesti kytkentäelementin läpi käyttäen hyväksi dataryh-män osoiteosaa ja sen sisältämää osoitetietoa. Osoi-teinformaatio voidaan koodata monin eri tavoin riippuen valitusta topologiasta eli tavasta, jolla joukko kyt-30 kentäelementtejä on yhdistetty toisiinsa.

Kuvan 1 mukaisessa kytkentäelementissä dataa, so N-bittisiä dataryhmiä, siirretään jommasta kummasta tuloportista yhteen tai useampaan lähtöporttiin. Tuloja lähtöportit II, 12 ja 01, 02 on sovitettu keskenään 35 toimimaan seuraavalla tavalla.

Kun ensimmäisen tuloportin II kautta syötetty dataryhmän tieto-osa sisältää dataa, niin se siirretään 7 85319 kytkinyksikön 1 kautta joko ensimmäiseen 01 tai 02 lähtöporttiin tai molempiin riippuen dataryhmän osoite-osan sisällöstä.

Kun ensimmäisen tuloportin II kautta syötetty 5 dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyksikön 1 kautta toiseen lähtöporttiin 02, niin toisen tuloportin 12 kautta syötetty dataryhmä voidaan siirtää kytkinyksikön 1 kautta ensimmäiseen lähtöpor-tiin 01. Mikäli toisen tuloportin kautta syötetyn data-10 ryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään ensimmäiseen lähtöporttiin.

Jos taas ensimmäisen tuloportin II kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyksikön 1 kautta vain ensimmäiseen lähtö-15 porttiin 01, niin toisen tuloportin 12 kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön 1 kautta toiseen lähtöporttiin 02. Mikäli toisen tuloportin kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään toiseen lähtöport-20 tiin.

Kun ensimmäisen tuloportin II kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin toisen tuloportin 12 kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön 1 kautta tämän osoitteesta riippuen joko ensimmiseen tai 25 toiseen lähtöportiin 01, 02 tai molempiin. Mikäli toisen tuloportin 12 kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään ensimmäiseen lähtöporttiin 01.

Mikäli toisen tuloportin 12 kautta syötettävä 30 dataryhmä on menossa molempiin lähtöportteihin 01 ja 02, niin dataryhmä voidaan siirtää ensimmäiseen lähtö-porttiin 01 vain, jos ensimmäisen tuloportin II kautta saadaan dataryhmä, jonka tieto-osa on tyhjä.

Keksinnön mukaisen kytkentäelemetin sisältämät 35 laitteet voidaan toteuttaa sinänsä tunnetuista elektronisista komponenteista. Sisäiset väylät 8, 9 voidaan myös toteuttaa hyvin eri tavoin. On myös selvää, että e 85319 kytkinelementin toimintaa ohjataan ohjausyksikön 2 kautta ohjelmallisesti, joka voi olla ainakin osittain toteutettu langoitusten ja loogisten elimien avulla.

Keksinnön mukainen kytkentäelementti voidaan 5 toteuttaa VLSI-yksikkönä tai itsenäisensä piirinä, jonka avulla muodostetaan erilaisia kytkentätopologioi-ta. Kuvassa 2 on esitetty rengastopologia, jossa keksinnön mukaiset kytkentäelementit A on kytketty renkaaksi 12. Kytkentärenkaaseen 12 on vuorostaan kyt-10 ketty oheislaitteet B. Tässä tapauksessa kunkin kyt-kentäelementin A ensimmäinen lähtöportti 01 on kytketty seuraavan kytkentäelementin ensimmäiseen tuloporttiin II. Kukin oheislaite B on vuorostaan yhdistetty toisen tuloportin 15 12 ja toisen lähtöportin 02 avulla kytkentäelementtiin A. Näin joukko keksinnön mukaisia kytkentäelementtejä on yhdessä kytketty muodostamaan N-bittinen synkroninen rinnakkainen kehä. Useita renkaita voidaan kytkeä peräkkäin kytkentäelementtien A kautta.

20 Kuvassa 3 on esitetty eräs kytkentäelementin toteutusesimerkki, joka soveltuu erityisesti rengasmaisiin topologioihin. Kytkentäelementti on kuvattu lohkokaaviona, johon on lisätty tärkeimmät yksiköiden toimintalohkojen väliset ohjaussignaalit. Kuvaan on 25 merkitty myös liityntäsignaalit kytkentäelementin ulkopuolelle.

Kuvan 3 kytkentäelementtiin kuuluu vastaavat liitynnät eli tulo- ja lähtöportit II, 12; 01/ 02 ja yksiköt kuin kuvan 1 kytkentäelementtiin ja niistä on 30 käytetty samoja viitenumeroita. Toisten tulo- ja lähtö-porttien 12, 02 yhteydessä on FIFO-puskurit 5/ 6. Ensimmäisen kytkinyksikön la lähtöön on sovitettu lähtö-puskuri 10. Toisen kytkinyksikön Ib ja toisen puskurin 6 väliin on myös sovitettu lähtöpuskuri 11.

35 Kytkentäelementti liitty renkaaseen tuloport- tien Ιχί ADDR_IN_1 ja DATA_IN_1 sekä lähtöporttien 01: ADDR_0UT_1 ja DATA_0UT_1 kautta. Porttien I2: ADDR_IN_2 li 9 35319 ja DATA_IN_2 sekä 02: ADDR_0UT_2 ja DATA_0UT_2 kautta liitetään oheislaite kytkentäelementtiin. Oheislaite voi olla toteutuksesta riippuen esim. mikrotietokone, muistikortti, mikroprosessori, I/O-laite tai liityntä 5 toiseen renkaaseen.

Kellosignaali CLOCK on renkaan ajastussignaa-li, jonka tahdissa ohjataan myös kytkentäelementin toimintaa. FIFO_FULL- ja FIFO_EMPTY-singaalien avulla kytkentäelementti ohjaa datan siirtoa oheislaitteeseen. 10 TRANS/EMPTY-ja LOOP-signaaleilla oheislaite ilmaisee kytkentäelementille, mihin lähtöporttiin lähtöpuskuriin talletettu dataryhmä on kytkettävä.

NODE-ADDR-signaaleilla asetellaan oheislaitteen osoite, jonka perusteella kytkentäelementti tie-15 tää, mitkä renkaasta tulevat dataryhmät kytkentäelementin on otettava vastaan ja ohjattava oheislaitteelle.

Oheislaitteen osoitetiedon syöttäminen kytkentäelementille on mahdollista toteuttaa myös FIFO-muistin kautta. Tässä tapauksessa tarvitaan lisäksi 20 erillinen ohjaussignaali kertomaan FIFO:n ohjauslogii-kalle, että muistiin kirjoitettu data on oheislaitteen osoite. Osoite talletetaan erilliseen osoitepuskuriin kytkentäelementin sisällä. Toteutustapa vähentää kytkentäelementin ulkoisten liityntäsignaalien tarvetta, 25 koska ulkoisia osoitelinjoja ei tarvittaisi. Kuvassa 3 ei ole esitetty tätä toteutusmahdollisuutta.

Kytkentäelementtiin liitetty oheislaite voi pyytää datan lähetysvuoroa TRANS_REQ-signaalilla. Signaali on kaikille renkaaseen liitetyille oheislaitteil-30 le yhteinen ja useampi laite voi vaatia lähetysvuoroa yhtäaikaa. Yhtäaikaiset lähetyspyynnöt voidaan priorisoida lisäämällä tyhjien dataryhmien osoitekenttiin prioriteettitieto. Prioriteettitiedon perusteella lähetysvuoroa pyytävä kytkentäelementti päättelee, onko 35 vapaa aikaväli sen käytettävissä vai ei. Toinen mahdollisuus prioriteetin ratkaisemiseen on käyttää useampaa lähetyspyyntö!injaa. Tällöin esim. matalammalla priori- m 85319 teetilla olevat oheislaitteet pyytävät lähetysvuoroa eri linjalla kuin korkeammalla prioriteetilla olevat.

TRANSREQ-singaalia tarvitaan, kun renkaan vapaat aikavälit ovat jatkuvasti varattuja ja oheis-5 laitteen lähettämä data on ollut lähtöpuskurissa odottamassa lähetystä useamman aikavälin (kellojakson) ajan. Kun ennalta asetettu aika on kulunut umpeen, asettaa kytkentäelementti automaattisesti lähetyspyynnön TRANSREQ-linjalle. Kun vapaita aikavälejä jatkuit) vasti hallussaan pitävät kytkentäelementit havaitsevat lähetyspyyntölinjän tulleen aktiiviseksi, vapauttavat ne määrätyn viiveen kuluttua aikavälejä muiden kytken-täelementtien käyttöön. Viiveen pituus riippuu toteutuksesta ja saattaa olla eri suurinen samankin renkaan 15 kytkentäelementeillä. Aikavälin pituus voidaan ohjelmoida kiinteästi kytkentäelementtiin tai se voidaan asettaa oheislaitteelta FIFO-muistin kautta.

Kun oheislaite on saanut lähetysvuoron, poistaa kytkentäelementti varauspyynnön TRANS_REQ-linjalta. 20 Menettelyllä taataan, ettei mikään oheislaite saa ruuhkatilanteessa käyttöönsä kaikkia vapaita aikavälejä. Toisaalta menettely mahdollistaa en, että suurta siirtokapasiteettia vaativa oheislaite voi saada parhaimmillaan koko renkaan kapasiteetin, kun muut renkaaaa-25 seen liitetyt oheislaitteet eivät vaadi lähetysvuoroa. Lähetysvuorojen allokointi tapahtuu nopeasti, koska ohjauspäätös tehdään kytkentäelementeissä. Toteutustapa mahdollistaakin hyvin suurten datansiirtonopeuksien reaaliaikaisen käsittelyn kytkentäelementeissä.

30 Renkaan valvontaa ja ohjausta varten voidaan kytkentäelementteihin lisätä TRANS_REQ-linjan yhteyteen renkaan liikenenttä valvova logiikka. Jos kytkentäelementti on asettanut TRANS_REQ-linjan aktiiviseksi, eikä ole saanut lähetysvuoroa pitkään aikaan, voi se 35 ennalta määrätyn ajan kuluttua ryhtyä valvontalogiikan ohjaamana poistamaan renkaasta dataryhmiä, joita ei ole osoitettu sinne. Menettelyllä estetään renkaan tukkeu- 11 8531 9 tuminen tilanteessa, jossa jokin oheislaite tai kyt-kentäelementti on vioittunut ja alkanut lähettää järjettömiä sanomia kaikissa vapaissa aikaväleissä.

Viallisen oheislaitteen tunnistaminen voidaan 5 toteuttaa esim. siten, että vian havainnut kytkentä-elementti (ja/tai oheislaite) lähettää kyselysanoman kaikille renkaaseen liitetyille oheislaitteille. Vialliseksi voidaan tulkita se tai ne oheislaitteet, jotka eivät vastaa kyselyyn. Viallinen oheislaite voidaan 10 eristää renkaasta esim. lähettämällä renkaan kautta vialliseen oheislaitteeseen liittyvälle kytkentä-elementtille komento, jolla se asetetaan tilaan, jossa kytkentäelementti ohjaa kaikki renkaasta vastaanottamansa dataryhmät suoraan renkaan lähtöporttiin. Tämä on 15 mahdollista ainoastaan silloin, kun kytkentäelementti itse ei ole vioittunut.

Kytkentäelementin renkaasta (portti II ADDR_IN_1 ja DATA_IN_1) vastaanottaman datan käsittely tapahtuu dataryhmien osoiteosan perusteella. Kytkentä-20 elementti tutkii osoiteosaa osoiteosan dekoodaus- ja koodausyksikössä 26 (ADDRESS DECODING) ja koodaustulok-sen perusteella päättää mihin vastaanotettu dataryhmä kytketään varsinaisen ohjausyksikön 2a avulla. Oheislaitteelta (portti 12; DDR_IN_2 ja DATA_IN_2) tulevan 25 datan käsittely ja ohjaaminen oikeaan lähtöpuskuriin tapahtuu LOOP- ja TRANS/EMPTY-signaalien avulla, jotka vastaanotetaan ohjausyksikössä 2a. Jos oheislaitteen osoitetieto ja lähetysvuoron pyyntöön sekä aikavälien vapauttamiseen tarvittava viivetieto annetaan FIFO-30 muistin 5 kautta, tarvitaan oheislaitteelta tulevan datan ohjaamiseen vielä yksi tai kaksi lisäsignaalia. Renkaasta ja oheislaitteelta tulevien dataryhmien käsittely on priorisoitu siten, että renkaasta tuleva dataryhmä on korkeammalla prioriteetilla, kun molemmis-35 sa tuloporteissa on dataa yhtäaikaa menossa samaan lähtöporttiin.

Renkaassa etenevät dataryhmät voidaan kytken- 12 3531 9 elementin kannalta jakaa viiteen eri tyyppiin. Seuraa-vassa on luettelo dataryhmätyypeistä sekä kuvaus toimenpiteistä, joita kytkenteäelementti suorittaa.

5 1) Vastaanotettu dataryhmä osoitettu kytkentäelemen- tille

Kytkentäelementti tunnistaa osoiteosan dekoodaus- ja koodausyksikössä 26 (ADDRESS DECODING), että vastaanotettu dataryhmä on tarkoitettu kytkentäelement-10 tiin liitetylle oheislaitteelle. RECEIVE-signaali asetaan aktiiviseksi ja varsinaisen ohjausyksikön 2a (CONTROL AND TIMING) ohjaamana vastaanotettu dataryhmä talletetaan oheislaitteen vastaanottopuskuriin 6. Datan kirjoitus vastaanottopuskuriin asettaa puolestaan 15 FIFO_EMPTY-singnaalin ei-aktiiviseen tilaan ilmoittaen oheislaitteelle, että vastaanottopuskurissa on dataa valmiina käsiteltäväksi.

Jos oheislaitteella on dataa lähetettävänä ja se on valmiina lähetyspuskurissa 5, kytketään lähtevä 20 dataryhmä renkaan lähtöporttiin 01 samalla hetkellä, kun vastaanotettu dataryhmä talletetaan vataanottopus-kuriin. Jos LOOP-signaali on aktiivinen ts. lähtöpusku-rissa oleva dataryhmä on kytkettävä takaisin oheislaitteelle (datan lenkitys), ei dataryhmän lähetystä suori-25 teta.

2) Vastaanotettu dataryhmä broadcast-tyyppinen

Kytkentäelementti tunnistaa vastaanotetun dataryhmän broadcast-tyyppiseksi osoiteosan dekoodaus 30 ja koodausyksikössä 2b (ADDRESS DECODING) ja aktivoi BROADCAST-ohjaussignaalin. Varsinaisen ohjausyksikön 2 (CONTROL AND TIMING) ohjaamana vastaanotettu dataryhmä kytketään samanaikaisesti sekä oheislaitteen vastaanottopuskuriin 6 että renkaan lähtöporttiin 01. Jos oheis-35 laitteella on samaan aikaan lähetettävänä dataa, on datan lähetys estetty tämän aikavälin ajan.

li i3 8531 9 3) Vastaantotettu dataryhmä tyhjä

Kytkentäelementti tunnistaa vastaanotetun dataryhmän tyhjäksi ja osoiteosan dekoodaus- ja koo-dausyksikössä 2b (ADDRESS DECODING) aktivoi EMPTY-sig-5 naalin. Jos oheislaitteella on jotakin lähetettävää (TRANS/EMPTY-signaali aktiivinen), kytketään lähtevän datarenkaan lähtöporttiin 01. Jos LOOP-signaali on samaan aikaan aktiivinen, kytketään lähtöpuskurissa oleva dataryhmä samanaikaisesti myös oheislaitteen 10 vastaanottopuskuriin 6. Jos ainoastaan LOOP-signaali on aktiivinen, kytketään lähtöpuskurissa oleva dataryhmä oheislaitteen vastaanottopuskuriin ja renkaasta vastaanotettu tyhjä dataryhmä renkaan lähtöporttiin. Jos oheislaitteella ei ole dataa lähetettävänä, kytketään 15 renkaan lähtöporttiin tyhjä dataryhmä. Oheislaitteen vastaanottopuskuriin ei tässä tapauksessa kytketä mitään.

4) Vastaanotettu dataryhmä kytkentäelementin itsensä 20 lähettämä

Kytkentäelementti tunnistaa vastaanotetun dataryhmän itsensä lähettämäksi ja osoiteosan dekoodaus- ja koodausyksikössä 2b (ADDRESS DECODING) aktivoi DELETE-signaalin. Kytkentäelementti poistaa vastaanot-25 tamansa dataryhmäm renkaasta ja tuhoaa sen. Jos oheislaitteella on samanaikaisesti dataa lähetettävänä (TRANS/EMPTY-singaali aktiivinen ja LOOP-singnaali ei-aktiivinen), kytketään lähtevä dataryhmä renkaan lähtö-porttiin. Jos LOOP-signaali on samaan aikaan aktiivinen 30 kytketään lähtöpuskurissa oleva dataryhmä samanaikaisesti myös oheislaitteen vastaanottopuskuriin. Jos ainoastaan LOOP-signaali on-aktiivinen, kytketään lähtöpuskurissa oleva dataryhmä oheislaitteen vastaanottopuskuriin ja renkaan lähtöporttiin kytketään tyhjä 35 dataryhmä. Jos oheislaitteella ei ole lähetettävää dataa, kytketään renkaan lähtöporttiin tyhjä dataryhmä. Oheislaitteen vastaanottopuskuriin ei tässä tapauksessa 8 5 31 9 kytketä mitään.

Dataryhmän poisto renkaasta tulee kysymykseen esim. silloin, kun kytkentäelementti on lähettänyt renkaaseen broadcast-tyyppisen dataryhmän. Dataryhmän 5 kierrettyä renkaan, on sen lähettäneen kytkentäelemen-tin poistettava dataryhmä renkaasta, ettei rengas tukkeutuisi. Toinen tilanne, jossa kytkentäelementti saattaa vastaanottaa lähettämänsä dataryhmän, tulee esille vikatilanteessa, jossa dataryhmän vastaanottajaksi 10 osoitettu kytkentäelementti on viallinen. Jollei dataa lähettänyt kytkentäelementti poista dataryhmää renkaasta, jää se kuormittamaan rengasta loputtomasti.

5) Vastaanotetun dataryhmän osoitetta ei tunnistettu 15 Kytkentäelementin osoiteosan dekoodaus- ja koodausyksikössä 2b (ADDRESS DECODONG) ei tunnistanut vastaanotettua dataryhmän osoitetta. Vastaanotettu dataryhmä kytketään suoraan renkaan tuloportista renkaan lähtöporttiin. Jos oheislaitteella on dataa lähe-20 tettävänä, ei sitä kytketä tämän aikavälin aikana. Jos oheislaitteen lähtöpuskurissa on dataa ja ainoastaan LOOP-signaali on aktiivinen, niin kytketään dataryhmä oheislaitteen vastaanottopuskuriin. Jos oheislaitteella ei ole dataa lähetettävänä, ei kytkentäelementissä 25 tehdä muita ohjaustoimenpiteitä kuin renkaasta tulevan dataryhmän kytkeminen takaisin renkaaseen.

Kuvassa 4 keksinnön mukaisia kytkentäelement-tejä A on kytketty toisiinsa vastaavalla tavalla kuin kuvassa 2. Tässä tapauksessa kaksi rengasta C ja D, 30 joissa on joukko kytkentäelementtejä, on kytketty rinnakkain toisiinsa oheislaitteiden B välityksellä.

Kuvassa 5 keksinnön, mukaiset kytkentäelementit A on kytketty hilatopologiaan. Tässä tapauksessa rinnakkaisia kytkentäelementtejä on viisi kappaletta ja 35 niitä on kytketty peräkkäin myös viisi kappaletta. Järjestelmä on lisäksi varustettu erillisellä tulo- ja lähtöpuskureilla E, F, joita ohjataan erillisen ohjaus- • l is 8 5 31 9 logiikan G avulla.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyä sovellutusesimerkkiä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaatimusten 5 määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (3)

1. Kytkentäelementti nopeaa dataliikennettä varten, johon kuuluu 5. kaksi tuloporttia (II, 12) ja kaksi lähtöporttia (01, 02), joiden kautta dataa siirretään dataryhminä, jotka muodostuvat ainakin osoiteosasta ja tieto-osasta; - kytkinyksikkö (1) tulo- ja lähtöporttien yhdistämiseksi; ja 10. ohjausyksikkö (2), jonka avulla kunkin dataryhmän osoiteosan perusteella väylä kytketään kytkinyksikön läpi tuloportin ja ainakin toisen lähtöportin välille dataryhmien siirtämistä varten, tunnettu siitä, että 15. tulo- ja lähtöportit (II, 12 ;01, 02) ovat portteja, joiden kautta dataa siirretään rinnakkaisessa muodossa; - ensimmäiseen tuloporttiin (II) kuuluu tulopuskuri (3); - kytkentäelementin sisäiset väylät (8, 9) ovat rinnak-20 kaisia väyliä, jotka muodostuvat osoiteosaväylistä (8a, 9a) ja tieto-osaväylistä (8b, 9b), jotka väylät on yhdistetty tulopuskureista (3, 4) kytkinyksikköön (1); -ohjausyksikköön (2) kuuluu dataryhmän osoiteosan dekoodaus- ja koodausyksikkö (2b), johon tulopuskurit (3, 25 4) on yhdistetty osoiteosaväylillä (8a, 9a); - kytkinyksikkö (1) on yhdistetty lähtöportteihin (01, 02); - kellosignaalikanava (7) on järjestetty kytkentäele-menttiin, joka kanava on yhdistetty tulopuskureihin (3, 30 4), ohjausyksikköön (2) ja kytkinyksikköön (1), jonka kanavan kautta saatavan kellosignaalin avulla ainakin ensimmäisen tuloportin ja ensimmäisen lähtöportin kautta tapahtuva dataryhmien siirto on synkronoitu.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentäele-35 mentti, tunnettu siitä, että toinen tuloportti (12) ja toinen lähtöportti (02) on varustettu FIF0-puskurein (5, 6). 17 8531 9

3. Menetelmä patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaisen kytkentäelementin ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmään kuuluu seuraavat menetelmä-vaiheet : 5 a) kun ensimmäisen tuloportin (II) kautta syötetty dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyksikön (1) kautta toiseen lähtöporttiin (02), niin toisen tuloportin (12) kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön (1) kautta ensimmäiseen lähtö-10 porttiin (01), ja mikäli toisen tuloportin (12) kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään ensimmäiseen lähtöporttiin (01); b) kun ensimmäisen tuloportin (II) kautta syötetty 15 dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään kytkinyksikön (1) kautta vain ensimmäiseen lähtöporttiin (01), niin toisen tuloportin (12) kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön (1) kautta toiseen lähtöporttiin (02), ja mikäli toisen tuloportin (12) 20 kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa tai vastaava merkki siirretään toiseen lähtöporttiin (02); c) kun ensimmäisen tuloportin (II) kautta syötetty dataryhmän tieto-osa sisältää dataa ja se siirretään 25 kytkinyksikön (1) kautta molempiin lähtöportteihin (01, 02), niin datan syöttö toisen tuloportin (12) kautta estetään; d) kun ensimmäisen tuloportin (II) kautta syötetty dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin toisen tuloportin 30 (12) kautta syötetty dataryhmä siirretään kytkinyksikön (1) kautta osoitteesta riippuen joko ensimmäiseen tai toiseen lähtöporttiin (01, 02) tai molempiin, ja mikäli toisen tuloportin (12) kautta syötetyn dataryhmän tieto-osa on tyhjä, niin tyhjä tieto-osa siirretään en-35 simmäiseen lähtöporttiin (01); ja e) kun toisen tuloportin (12) kautta syötetty dataryhmä on menossa molempiin lähtöportteihin (01, 02), niin ie 8 5 31 9 tämä dataryhmä voidaan siirtää kytkentäelementin ensimmäiseen lähtöporttiin (01) vain, kun ensimmäisen tulo-portin (II) kautta saadaan dataryhmä, jonka tieto-osa on tyhjä. 5 I: i9 8531 9