JPH06504172A - データ送信プロセスと分散形コンピュータ・ノードを有するデータ処理システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 データ送信プロセスと分散形コンピュータ・ノードを有するデータ処理システム 技術分野 本発明はデータ処理システムでデータを送信するプロセスに関し、また、直列デ ータバスを通して互いに通信し、その間で対象を交換でき、対象をコンピュータ ・ノードで受け入れテストし、一時的に記憶し、そして記憶から出す分散形コン ピュータ・ノードを有するデータ処理システムに関する。

背景技術 直列データバスを通して接続された分散形コンピュータ・ノードを有するデータ 処理システムは、おもに産業あるいは自動車局所ネットワークで使用されている 。コンピュータ・ノードは特定用途を有するデータ処理装置ないし信号処理装置 を含む。それは制御装置、センサ、アクチュエータの間でデータを交換すること を含む。そのような局所ネットワークはおもにリアルタイム状態下で作動し、即 ちコンピュータ作動と制御介入は特定時間ウィンドウ内で生じてプロセスを同時 に起こすようにしなければならない。各々のプロセスパラメータはそれにより個 々のコンピュータ・ノートに時間通りに送信して最適なプロセスの実行を確保し なければならない。局所ネットワークについては、これはコンピュータ・ノード は使用可能な十分な処理容量を作ることを意味する。

上記で定義したデータ処理システムの１例は、事実上標準プロトコルを定義する 制御装置エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）である。ＣＡＮは利用者ないしコンピ ュータ・ノードを更に増やしていつでも拡張できる開放システムに推奨される［ 開放システム間結合（Ｏ３Ｉ）参照モデル」と関連している。ＣＡＮは物理レベ ル、転送レベル、対象レヘルなどの異なるレベル間で区別を行う。物理レベルは 実質的に信号を送信する方法を定義する。この目的のパラメータは送信媒体と信 号レベルである。転送レベルにはＣＡＮプロトコルの要点か含まれる。それは対 象レヘルと物理レベル間の接続リンクを形成し、ビット・タイミング、同期化、 対象ないしメソセージフレームの限定、転送通知、エラー認識とその対処、及び 仲裁、即ち複数のコンピュータ・ノードがバスに同時にアクセスするときの衝突 の解決に対して責任を持つ。最後に対象レベルは、対象ないしメソセージのフィ ルタリングとそれらと関連したオーバーライディング用途レベルを有する対象の 処理に責任を持つ。対象ないしメツセージはそれによりバスと各々の中間物理レ ベル、転送レベル、対象レベルを通して異なる用途レベルから及び異なる用途レ ベルへの両方向に送信される。物理レベルと対象レベルは各々の実施とは独立し て変化させることができる。

ＣＡＮプロトコルの基本的な考え方は、上記で定義したデータ処理システムの全 ノードの共通仮想データメモリという考え方に基づいており、ネットワークはそ の構造故にこの共通仮想メモリのデータを具体化するタスクを有している。プロ トコルによると、ネットワークを通してノードから送信するデータは集約されて データフレームに対応したメツセージないし対象を形成する。データフレームで は、例えばフレームの開始と終了を示す異なるフィールドが限定され、実際のデ ータフィールドを限定する。データフレームにより限定された各々の対象には、 フレームの開始ビットの後に、データ名とバスへのアクセスを決定する対象の優 先順位を限定するヘッダ部分（識別子）が含まれている。従ってヘッダ部分の値 はネットワークでの衝突を生じない仲裁を決定する。ＣＡＮプロトコルによると 、ヘッダ部分は１１ビツト長である。

バスを通して送信するメツセージないし対象は、コンピュータ・ノード内で管理 しなければならない。送信それ自身は広帯域送信であり、即ち特定の受信ノード をアドレス指定しない。従ってバスに送信する対象は最初に全ポテンシャル受信 機に到達し、受信機は次にどのメツセージないし対象を情報流れから受け取るべ きかを決定しなければならない。情報流れからの重要な対象のフィルタリングは 、対象のヘッダ部分を基準にして行う。

受入れのための対象のフィルタリングと対象レベルでなされる評価のための優先 順位の制御システムは、基本的に２つの異なる最適化拡張に従って作動するもの か知られている。それらの最適化拡張は［全ＣＡＮＩや［基本的ＣＡＮＪといっ た名前を適用してきた対象レベルの異なる実施に関係している。

全ＣＡＮ化の例は、ドイツ特許明細書第３５０６１１８号に開示されている。実 施された対象レベルは、コンピュータ・ノードの接続された中実装置（ＣＰＵ） とは別にネットワーク上で全データないし対象管理を行う。これを図１に示す。

コンピュータ・ノードＦＮは、中実装置を有する電子制御装置ＦＥＣＵと制御装 置ＦＣＣを含む。制御システムはデータバスに接続され、受入れフィルタＡＦと 受信バッファＲＢとメモリＭを含んでいる。バスに送られたデータは最初に、対 象がコンピュータ・ノード内で取り扱う（管理する）ものであるがどうかを検査 する受入れフィルタＡＦに到達する。メモリＭからの個々のアドレスを、次に受 信バッファＲＢにより対象と連関させる。メモリＭ内の対象０１．０２１．、、 　Ｏｎの管理は、制御装置ＦＣＣが取り扱う。メモリＭは電子制御システムＦＥ ＣＵ内の中実装置が、また他方でバスが、対象ないし対象データを得ることがで きるように二重ポートメモリとして設計されている。

屹すッツエル他の出版物ｒｃＡＮチップｊｂｅｒｎｉ＋ｍｔ　ＤａＬｅｎａｕｓ ｔａｕｓｃｈ　ｉ＋ｉ　Ｋｆｚ　Ｊ電子情報第３号、１９８８年ｐｐ、　４６− ５３は、メツセージの送受信バッファとして働（静的通信対象を限定するメモリ フィールドを有する全ＣＡＮ制御装置を説明している。通信対象は対象内で定義 されたヘッダ部分（識別子）により明かにメツセージと連関される。

米国特許明細書第４．９６４．０７６号は、受入れフィルタが静的に限定された メツセージを認識し、それらを一時的に、それぞれが静的にそれらと関連した１ つの対象を有する受信バッファに格納する全ＣＡＮ化を説明している。受入れフ ィルタの詳細は記載されていない。

図１によるシステムは、対象を管理するのに中実装置の処理電力は必要がないと いう利点を持っているが、既知の制御システムでは非常に限られた数の対象ない しメツセージしか管理できないという欠点がある。各々の個々の受信ないし送信 メツセージは、対応するメモリフィールドを占めるメモリ内で静的対象として取 り扱われるので、対象が非常に希にしかあるいは例外的なケースでしが生じなく ても、可能な対象の数は二重ボートメモリのメモリ容量、即ち積分密度により限 られる。

基本的ＣＡＮ化では、電子制御装置に含まれる中実装置は全対象管理を取り扱う （図２）。中実装置とメモリＭを含む電子制御装置ＢＥＣＵを有するコンピュー タ・ノードＢＮは制御システムＢＣＣをも育している。制御装置ＢＣＣは対象の バスと電子制御袋！ＩＢＥｃＵ間の交換を取り扱う。制御装置は受入れフィルタ ＡＦと入力バッファＲＢを含む。受信対象はそれらの両要素を通過した後、中実 装置により管理されたメモリＭに格納される。メモリでは、アドレスフィールド を対象と関連付ける。明らかに対象は中実装置から反対方向のバスに対して送信 することができる。

対象の管理はこの場合、動的に起こり、理論的に無制限の数の対象が管理される ことで回路の支出を削減できるという利点がある。対象の構成により、中実装置 は、頻繁に生じないか特に関心のある対象の次に、関心はないが頻繁に生じる対 象を管理しなければならない。対象構成が好ましくなく、バスのロードヵ塙いと 、中実装置は非常に多量にロードされることになる。部分的に副次的な管理タス クをロードされることで、中実装置はより重要な機能を管理し、処理するのに十 分大きな容量を保有できない可能性かある。

例えばフィリップス（ｓｉｃ）のモジュールＰ　ＣＡ３２Ｃ２００の今日の制御 装置では１つの受入れフィルタＡＦしか備えておらず、メモリの対象ないしアド レス領域で受信するコンピュータ・ノードの対象の位置により、不十分なプレフ ィルタリングにつながる。従来の受入れフィルタは８ビツトワイドであり、異な るレジスタからなる。１つのレジスタは８ビツトコード語を備え、他のものはマ スク語を備えている。コード語とマスク語を論理的に合成し、それにより対象な いしバスメツセージの１１ビツト長のヘッダ部分の８最高荷重ビットと比較する 比較語を生じる。所定の比較手順により、比較が正であった対象は受信バッファ に書き込まれ、かくして受入れられる。それらの対象は更に処理して接続された 中実装置により処理しなければならない。コンピュータ・ノードで実際に受信さ れるべきでないメツセージも受入れフィルタを通過することは不可避で、従って 中実装置で取り扱われ、しかし拒絶しなければならない。例えばノードが、受信 してはならないが受入れフィルタのウィンドウ内に入る頻繁なメツセージの直後 のメツセージを受信するならば、中実装置は最初に対象を受信し、次にそれを拒 絶しなければならない。

上記の実施では、受入れフィルタの構成故に、受信のために非割当できる最小量 の対象は８隣接対象からなるという欠点がある。不都合な対象構成及び頻度の場 合では、これは中実装置が高くロードされるという望ましくないことになる可能 性がある。更に、受入れフィルタのトポロジーは非常に柔軟性がない。固定幅を 有し、対象のアドレスないしヘッダ部分領域で周期的に続ける（反復）ことので きる帯域フィールドだけしか限定することができない。従って既知の固定された トポロジーも同様にとりわけ中実装置が不必要に高くロードされることにつなが る。

従って本発明の目的は、動的対象管理に関して中実装置のロードを軽減でき、各 々のコンピュータ・ノードの対象管理の最適構成を可能にする上記の種類のデー タ送信プロセスとデータ処理システムを提供することである。

発明の開示 この目的は請求項１の特徴を有するデータ送信プロセスと請求項４の特徴を有す るデータ処理システムにより達成することができる。

本発明は受信メソセージの流れ全体を複数の受信バッファに対して分散できると いう利点を持っている。動的対象管理に関して大きな管理努力を必要とする頻繁 な受信メツセージは、中実装置が要請されたときにだけしか読み取る必要はなく 、受信する度に取り扱う必要のないように準静的対象管理を可能にするそれらに 特に指定された専用受信バッファを持つことかできる。同様に複数の受入れフィ ルタは各々のトポロン−を特定のコンピュータ・ノードに適応することができる 。これには帯域及び帯域消去フィルタを定義していくつかの受入れフィルタを１ つの受信バッファと連関し、受入れフィルタを階層的に編成する可能性が含まれ る。コンピュータ・ノードと受入れフィルタの受信バッファとの自由に選択可能 な連関の要件に従った各々のシステムを通して、対象管理のための最適構成がそ の要件に従って各々のコンピュータ・ノードに対して実現でき、接続された中実 装置が動的管理にも関わらず低いロードを持ち、それにより他のタスクのために 解放することができる。

本発明の実施例は従属請求項で特徴付けられる。

図面の簡単な説明 図１は全ＣＡＮ化の既知のコンピュータ・ノードを示す。

図２は基本的ＣＡＮ化の既知のコンピュータ・ノードを示す。

図３は本発明による制御機構を実施したコンピュータ・ノードを示す。

図４はいくつかの受入れフィルタの入カバソファとの連関例を示す。

発明を実施するための最良の形態 本発明を図３．４について説明する。

図３に示すように、コンピュータ・ノードＮは制御装置ＣＣ並びに中実装置（図 示せず）とメモリＭを有する電子制御装置ＥＣＵを有している。制御装置ＣＣは ｍ個の受入れフィルタとｎ個の受信バッファからなる。各々の受入れフィルタＡ Ｆ１．ＡＦ２からＡＦｍは、対象の１１ビツトワイド・ヘッダ部分（識別子）あ るいは１１ビツトワイドマスクと追加の各々の制御ビットを含んだ１６ビツト幅 の２つのレジスタを含む。

一部の制御ビットにより、各々のフィルタは帯域フィルタあるいは帯域消去フィ ルタとして定義することかできる。更に制御ビットは受信バッファ指示子を備え ており、そのビット輻はｎ個の受信バッファの二重対数により与えられる。受信 バッファ指示子はｎ個の受信バッファの１つを各々のフィルタと連関させる。こ の連関は自由に選択できる。複数の受入れフィルタＡＦＬ−ＡＦｍは、１つの受 信バッファＲＢＩ−ＲＢｎと連関することができる。

いくつかの受入れフィルタと受信バッファの複数の連関に連関した受入れフィル タの階層的システムにより、個々の受入れフィルタのいくつかの帯域及び帯域消 去ウィンドウの重ね合わせの組合せであるメモリＭに格納する対象の帯域フィー ルドを限定可能になる。そのような例を図４に示す。フィルタＡＰＩ、ＡＦ２及 びＡＦ３の特性から、フィルタＡＦＧに適用する全体的な特性が生じる。それに よりＡＦＬとＡＦ３は帯域フィールドを有するウィンドウを限定するのに対して 、ＡＦ２はウィンドウを帯域消去フィールドとして限定するということが考えら れる。

各々の受入れフィルタはその配列において全ビット幅のヘッダ部分を有するので 、最小ウィンドウ幅は１つのそのような受入れフィルタｌになり、個々のメツセ ージを指定することができる。１１マスクビツトの選択により、他のウィンドウ 幅を限定できることは明かである。このようにして、受入れフィルタにおける受 入れウィンドウの非常に柔軟性のあるトポロジーが生じる。

産業上の利用可能性 図３に付いて明らかにしたように、受信対象の全体的な流れは、受入れフィルタ によりいくつかの受信バッファに分散することができる。受入れフィルタのシス テムの選択を通して、階層的フィルタ構造によって、帯域フィルタあるいは帯域 消去フィルタとしての受入れフィルタの定義と、いくつかの受入れフィルタと１ つの受信バッファとの複数の連関に関連して、所望の対象を望まない対象から非 常に柔軟に分離することが可能である。望まない対象はコンピュータ・ノードで 取り扱う必要はなく、従って中実装置にロードしない。

静的受信対象に相当する専用入カバソファは、動的対象管理を育する図３に示す 構造で、大きな管理努力を必要とする頻繁な受信対象に対して特定することがで きる。

接続された中実装置は要請されたときにしかそれらの対象を読み取る必要はなく 、それらを受信する度に管理する必要はない。それらの対象は他の受信メツセー ジでオーバーライドすることはできない。

受入れフィルタの受信バッファとの任意な連関により、受信対象を管理する最適 構成を各々のネットワークノードに付いて実現することができる。その結果、電 子制御装置ＥＣＵ内の中実装置を動的対象管理からかなり緩和することができる 。望まない受信メツセージの引き続きのフィルタリングの意味での引続きの選択 は、大部分避けることができる。

対象の全体的な数の制限に関して規制はない。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．直列データバスを通して互いに通信し、その間で対象を交換でき、制御装置 によりコンピュータ・ノードで受信する対象の受入れをテストし、一時的に記憶 し、そして中央装置と連関したメモリに記憶する分散形コンピュータ・ノードを 有するデータ処理システムでデータを送信するプロセスであって、階層的に編成 された複数の受入れフィルタ（ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦｍ）はそれぞれ１つ以上の 対象を受信するように備えられた自由に選択可能な数の受信バッファ（ＲＢ１、 ＲＢｎ−１，ＲＢｎ）と連関されており、対象に存在するヘッダ部分（識別子） の完全ビット幅は、受入れフィルタ（ＡＦ１、ＡＦ２、ＡＦｍ）の階層的構成で テストされ、受入れられた対象は一時的に受入れフィルタと連関した受信バッフ ァ（ＲＢ１，ＲＢｎ−１、ＲＢｎ）に格納され、 受信バッファにより一時的に格納された対象はメモリ（Ｍ）に格納されるステッ プにより特徴付けられるデータ送信プロセス。
2. ２．受信バッファの受入れフィルタとの連関は受入れフィルタの受信バッファ指 示子によりなされることを特徴とする請求項１記載のプロセス。
3. ３．帯域フィールドあるいは帯域消去フィールドを各々の受入れフィルタについ て定義できることを特徴とする請求項１または２記載のプロセス。
4. ４．互いに直列データバスにより通信し、その間で対象を交換でき、バスに送信 された対象の受入れテストと中間格納を行うための制御装置と受入れたメッセー ジを格納するメモリを有する中央装置を含む分散形コンピュータ・ノードを有す るデータ処理システムであって、 制御装置（ＣＣ）は階層的に編成されて対象に存在するヘッダ部分（識別子）の 全ビット幅をテストする複数の受入れフィルタ（ＡＦ１，ＡＦ２，ＡＦｍ）と、 受入れフィルタと自由に選択可能に連関し、それぞれ１つ以上の対象を受信する ように設けられた複数の受信バッファ（ＲＢ１、ＲＢｎ−１，ＲＢｎ）とからな ることを特徴とするデータ処理システム。
5. ５．各々の受入れフィルタは対象のヘッダ部分（識別子）あるいはヘッダ部分の ビット幅を有するマスクと、追加の制御ビットのための２つのレジスタを含むこ とを特徴とする請求項４記載のデータ処理システム。
6. ６．各々の受入れフィルタは制御ビットの一部により帯域あるいは帯域消去フィ ルタとして定義することができることを特徴とする請求項５記載のデータ処理シ ステム。
7. ７．受信バッファは対象のヘッダ部分のビット幅を有することを特徴とする請求 項４ないし６の何れかに記載のデータ処理システム。
8. ８．各々の受入れフィルタは、受信バッファを受入れフィルタと連関する受信バ ッファ指示子を含むことを特徴とする請求項４ないし７の何れかに記載のデータ 処理システム。
9. ９．いくつかの受入れフィルタと１つの受信バッファとの複数の連関が与えられ ていることを特徴とする請求項４ないし８の何れかに記載のデータ処理システム 。
10. １０．次々と編成された複数の受入れフィルタが対象をテストする働きを持つこ とを特徴とする請求項４ないし９の何れかに記載のデータ処理システム。