JPS6057082B2 - 複数の計算機間の同期方法 - Google Patents

複数の計算機間の同期方法

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JPS6057082B2
JPS6057082B2 JP55120326A JP12032680A JPS6057082B2 JP S6057082 B2 JPS6057082 B2 JP S6057082B2 JP 55120326 A JP55120326 A JP 55120326A JP 12032680 A JP12032680 A JP 12032680A JP S6057082 B2 JPS6057082 B2 JP S6057082B2
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JP
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computer
transmission
counter
computers
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哲成 白石
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Yokogawa Hokushin Electric Corp
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4204Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus
    • G06F13/4221Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus being an input/output bus, e.g. ISA bus, EISA bus, PCI bus, SCSI bus
    • G06F13/423Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a parallel bus being an input/output bus, e.g. ISA bus, EISA bus, PCI bus, SCSI bus with synchronous protocol

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  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multi Processors (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は互いに同一の周期において定周期デ ータ
処理を行なう複数の計算機間の同期方法に関する。
計算機を用いてプラントにおけるプロセスの自動制御
や監視等を行なわせる場合、例えばプラントの安全度を
高める上で有利な、互いにデータ伝送回線で接続された
複数台の計算機を使用する所謂、分散型の計算機システ
ムが広く採用されるようになつてきている。
第1図はこのような分散型の計算機システムの一構成例
を示すブロック図である。この図においてCoは主局と
なる計算機であり、C、〜Cnは各々この計算機qの従
属局となる計算機である。そしてこれらの計算機C0、
C、〜Cnは互いにデータ伝送回線Dを介して情報の交
換を行なうことができる。このような分散型の計算機シ
ステムにおいては、計算機C1〜Cnはプラントの各プ
ロセス単位の自動制御や監視を行ない、計算機Coはこ
れらの計算機q−Cnにおいて得られる各データをデー
タ伝送回線Dを介して周期的に入力し、プラット全体の
管理を行なう。ま”たこの場合各計算機Q、C、〜Cn
は各々独立して稼動し得るものでなければならず、した
がつて計算機q、C、〜Cnは各々独立の時計装置を有
すると共にその個々の時計装置により独自の時間管理を
行なつている。 ここで計算機qが周期的(周期T)に
各計算機C、〜Cnにおいて得られる同一時刻かつ最新
のデータを用いて定周期データ処理を行なう必要がある
場合、計算機q−Cnにおける任意の計算機Ciは前記
データを得るために周期Tで第1の定周期処理を行なう
必要があり、また計算機C。
はこのデータを取り込んだ上そのデータ処理をするため
に同じく周期Tで第2の定周期処理を行なう必要がある
。ここでこれらの第1の定周期処理と第2の定周期処理
との各実行タイミングの関係を第2図に示すタイムチャ
ートを参照して説明する。第2図のイは稼動中の計算機
C。
がある任意の時間内において前記第2の定周期処理を実
行するタイミング、すなわち時刻Tl,t2,・・・・
T6を示している。また同図の帽ま計算機Ciが前記時
間内の時刻TaOにおいて操作者により起動された場合
に前記第1の定周期処理を実行するタイミングすなわち
時刻Ta,tb,・・・・Tfを示している。そしてこ
の場合、時刻TaOは特定できないことから、通常時刻
Ta,tb,・・・Tfは時刻Tl,t2,・・・・t
上に重なることはなく、第2図に示す如くに時間τに相
当するタイミングのずれが発生する。そしてこのような
タイミングのずれは、計算機C1〜Cnの各起動時刻が
不定であることから、計算機C1〜Cnの任意の計算機
C1と計算機C。との間においてランダムに発生する。
このように計算機COは通常は同計算機C。
が定周期データ処理を行なうタイミング(時刻Tl,t
2,・・T6,)と同一のタイミングにおける計算機C
1〜Cn(7)最新のデータを使用してデータ処理を行
なうことはできない。ところで前述した分散型の計算機
システムにおいては、その主局となる計算機Qがその従
属局となる計算機C1〜Cnにおいて各々得られる同一
時刻かつ最新のデータを使用して定周期データ処理を行
なうことが重要な意味を持つ場合があり、そのような場
合には計算機C1〜Cnの任意の計算機CKと計算機C
Oとにおいて各々実行される前記第1の定周期処理と前
記第2の定周期処理との実行タイミングとは一致(同期
)していなければならない。この発明は以上のような状
況において必要とされる複数の計算機間の同期方法を提
供するものである。
まず、この発明による複数の計算機間の同期方法の原理
を説明する。
前述した第2図における時間τに相当する前記2つの定
周期処理の実行タイミングのずれをなくすためには、例
えば計算機C,が、時刻T,において実行する第1の定
周期処理を時刻らにおいて実行するようにその実行タイ
ミングを一度時間τ分だけ遅延させればよい。このよう
にすれば、時刻ち以降における計算機C,による第1の
定周期処理の実行タイミング(時刻T,,tc,・・・
・)は計算機C。による第2の定周期処理の実行タイミ
ング(時刻T3,ζ, ・・・りに一致する(同期する
)。すなわち計算機CIは第1の定・周期処理の実行タ
イミングがこれに対応する計算機C。による第2の定周
期処理の実行タイミングより早ければその間一度時計装
置を停止させて次回以後のこれらの2つの定周期処理の
実行タイミングを同期させる。また逆に第1の定周期処
理の実行タイミングが第2の定周期処理のタイミングよ
り遅ければ時計装置の時刻をその分進めて次回以後のこ
れらの2つの定周期処理の実行タイミングを同期させる
。以下この発明の実施例を図面を参照して説明す・る。
なお以下の説明においては計算機COが計算機C,に対
してデータの伝送要求を行ない、計算機Ciはこの伝送
要求に対して所定のデータを計算機COに対して伝送す
るものとする。第3図はこの発明を応用した計算機Ci
の要部の構成を示すブロック図である。
この図において、時計装置10は計時機能を有する装置
であり、所定の時間Tを計時する毎に定周期処理ユニッ
ト20を起動させる。起動された定周期処理ユニット2
0は所定のプログラムに従い計算機C。に伝送すべきデ
ータを作成し、その動作が完了すると同期装置30に対
して動作完了を告げる。一方計算機C。からデータ伝送
回線Dを介して供給される伝送要求は受信回路50によ
り論理信号に変換されて同期装置30に供給される。そ
して同期装置30は、定周期処理ユニット20の動作完
了時刻が、これに対応して受信回路50を介して伝送要
求がなされる時刻よりも早い場合は、定周期処理ユニッ
ト20の動作完了時刻において時計装置10計時動作を
停止させ伝送要求がなされた時刻に同時計装置10の計
時動作を再開させるか、または時計装置の時刻をある所
定時間分だけ遅らす。また同期装置30は逆に伝送要求
がなされた時刻がこれに対応する定周期処理ユニット2
0の動作完了時刻よりも早い場合は時計装置10の時刻
をある所定時間分だけ進める。そして同期装置30は定
周期処理ユニット20が動作完了時刻しておりかつこれ
に対応して受信回路50を介して伝送要求がなされてい
れば、定周期処理ユニット60を起動させて他の定周期
処理を開始させ、また同時に伝送処理ユニット70を起
動する。この伝送処理ユニット70は定周期処理ユニッ
ト20によつて作成されたデータを所定のプログラl、
に従つてデータ伝送のフォーマットの変換して送信回路
80に供給し、送信回路80はこの伝送データをデータ
伝送回線Dを介して計算機COに伝送する。なお伝送監
視ユニット90は、計算機C。から伝送要求が周期的に
なされているか否かを監視する装置である。この伝送監
視ユニット90は同期装置30により定周期処理ユニッ
ト20の動作完了時刻において起動され、所定の時間経
過しても伝送要求がなされない場合は計算機C。を異常
とみなし、同期装置30を介して定周期処理ユニット6
0を起動させて次の動作に移行させる。次に以上に説明
した構成を有する計算機Ciの要部の具体的回路例を説
明する。
第4図はこの具体的回路を示す図てあり、この図におい
て第3図の各部に対応する部分には同一の符号が付して
ある。また以下の説明において2値論理レベル゜゛1゛
,“0゛を使用する。第4図において、1は定周期のク
ロック信号CLKを発生するクロック発生回路てある。
次に時計装置10において、11はアンドゲート、12
はカウンタ、13は比較器である。ここでカウンタ12
はアップダウンカウンタであり、その第1のクロック入
力端子?1またはその第2のロック入力端子UP2にパ
ルス信号が供給された場合は、そのパルス信号を加算計
数し、またその第3のロック入力端子DNにパルス信号
が供給されるとそのパルス信号を減算計数する。またこ
のカウンタ12のQはカウント値を出力する出力端子で
あり、Rはカウント値をリセットするためのリセット端
子である。また比較器13はその第1の入力端子Aに供
給される値と、その第2の入力端子Bに供給される値と
を比較し、その比較結果が一致していれば出力端子A=
Bから“1゛信号を出力し、また一致していない場合は
“0゛信号を出力する。そしてこの比較器13の入力端
子BにはRn=T/(ロック信号CLKの周期)Jなる
値が供給されている。以上の部分において、いまカウン
タ12のロック入力端子UP2をDNとには共にパルス
信号が供給されていないとし、またアンドゲート11の
入力端子bには“゜1゛信号が供給されているとする。
この場合カウンタ12はアンドゲート11を介して供給
されるクロック信号CLKをカウントして行く。そして
そのカウント値がRnJに到達すると比較器13が゜“
1゛信号を出力するので、このカウンタ12はリセット
される。そしてカウンタ12のこのようなりウント動作
は繰り返される。したがつて比較器13の出力端子A=
Bには周期Tのパルス信号RQlが得られる。このパル
ス信号RQlは定周期処理ユニット20を起動させる信
号である。次に定周期処理ユニット20の動作が完了す
る時に発生される信号PEは同期装置30におけるSR
型フリップフロップ(以下SRFF)31のセット入力
端子Sに供給されている。またこのSRFF3lの出力
端子互の触号は前記オンドゲート11の入力端子bに供
給されている。一方、受信回路50は計算機C。
により伝送要求がなされると信号REQを発生する。こ
の信号REQは同期装置30におけるSRFF32のセ
ット入力端子Sと、SRFF33のセット入力端子Sと
、後述するプリセットカウンタ34のエネーブル端子T
とに供給される。ここでSRFF32は計算機C。によ
り順次なされる伝送要求すなわちREQ信号を記憶して
計算機C。の動作状態をモニタするものであり、計算槻
?。が動作中てあればl常時セット状態てある。またS
RFF33は同じく信号REQによリセットされ、その
セット状態により計算機C。から伝送要求があつたこと
を示す。またプリセットカウンタ34は、時計装置10
における計時を補正(進める)するために設け・られて
いるものであり、そのエネーブル端子Tに供給される信
号REQの立上りで計数可能になり、そのロック入力端
子Cに供給されるクロック信号CLKをカウントし、ま
たそのカウント値がプリセット端子PRを介してプリセ
ットされた値フを越えると出力端子Qからパルス信号C
RPlを出力する。そしてこのパルス信号CRPlはカ
ウンタ12のロック入力端子UPに供給される。またこ
の場合プリセット端子PRには前述した値Rnョに比べ
て充分小さい値Rsョが供給されている。またこの同期
装置30においては更にアンドゲート35〜37が設け
られている。次に同期装置30と定周期処理ユニット6
0との間にはオアゲート40と、入力端子Aに印加され
る“゜1゛信号の立上りにおいてパルス信号RQ2を出
力する単安定マルチバイブレータ(以下単安定マルチ)
41とが設けられ、また同期装置30と伝送処理ユニッ
ト70との間にはオアゲート42とこのオアゲート42
により駆動されパルス信号RTlを出力する単安定マル
チ43とが設けられている。なお、定周期処理ユニット
60は単安定マルチ41の出力するパルス信号RQ2に
より起動され、また伝送処理ユニット70は単安定マル
チ43の出力するパルス信号RTlにより起動される。
次に伝送監視ユニット90において、91はアンドゲー
ト、92はカウンタ、93は比較器である。
この部分において、いまアンドゲート91の入力端子b
に゜゜1゛信号が供給されているとすると、カウンタ9
2はアンドゲート91を介して供給されるクロック信号
CLKをカウントする。そしてこのカウント値は比較器
93において値Reョと比較され、同カウント値が値R
eョに一致すると、比較器93の出力端子A=Bから“
゜1゛信号が出力される。この゜゜1゛信号は前記SR
FF32(計算機C。の動作状態をモニタするフリップ
フロップ)のリセット入力端子Rに供給される。なおこ
の場合、値ReJは前記値Rnョより僅かに大きく設定
されている。またこの伝送監視ユニット90と前記時計
装置10との間には比較器44が設けられている。この
比較器44は、時計装置10における計時を補正(遅ら
す)するために設けられているものであり、その入力端
子Bに供給されるカウンタ92のカウント値が、その入
力端子Aに供給されている値RmJより大で.ある時に
、そのエネーブル端子Tに゜“1゛信号が印加されると
出力端子A=Bからパルス信号(1パルス)CRP2を
出力する。そしてこのパルス信号CRP2はカウンタ1
2のロック入力端子DNに供給されている。またこの場
合値RmJは前記・値Rnjより充分小である。以上の
構成になる回路の動作を第5図に示すタイムチャートを
参照して説明する。
まずこの第5図に示すタイムチャートにおいてイに示す
P1〜P3は計算機C。
により周期Tで実行される定周期処理を示しており、こ
こて定周期処理P1は、計算機C1に対して矢印a−f
で示すようにデータの伝送要求を行ない、これに対応し
て計算機C,が伝送するデータの受信を行なう。また定
周期処理P2は、この受信されたデータを使用してデー
タ処理を行なう。定周期処理P3はその他の定周期処理
である。またこの図の口に示すPa−Pcは計算機Ci
が行なう定周期処理をl示し、ここでPaは定周期処理
ユニット20が行なう定周期処理を、Pbは定周期処理
ユニット60が行なう定周期処理を、Pcはその他の定
周期処理を各々示している。そして、いま計算McOは
動作中であり、時刻TaOにおいて計算機C,が操作者
により起動されたとすると、第4図の回路における初期
状態は、SRFF3l〜33とカウンタ12,92とプ
リセットカウンタ34とは各々リセット状態であり、定
周期処理ユニット20は図示せぬ起動回路により起動さ
れる。
ここでカウンタ12はアンドゲート11の入力端子bに
SRFF3lの出力端子ηから゜゜1゛が印加されてい
るのでクロック信号CLKのカウントを開始する。そし
て定周期処理ユニット20の動作が完了すると(時刻T
al)SRFF3lはセットされこの結果カウンタ12
はカウントを停止する(第5図のハに示すカウンタ12
のカウント値参照)。またSRFF3lがセットされる
とカウンタ92がカウントを開始する。そして時刻らに
おいて矢印Cで示すように伝送要求がなされると、信号
REQによりSRFF32とSRFF33とがセットさ
れ、またプリセットカウンタ34はカウントを開始する
。この時SRFF32の出力端子Qの゛1゛信号とSR
FF3lお出力端子Qの゜“1゛信号とによりアンドゲ
ート35は開き、またこのアンドゲート35が出力する
゜゜1゛信号とSRFF33の出力端子Qの“1゛信号
とによりアンドゲート37が開き、このアンドゲート3
7の出力する゜“1゛信号はオアゲート42を介して単
安定マルチ43を起動させる。この結果パルス信号RT
lにより伝送処理ユニット70が起動されてデータが送
信回路80を介して計算機Qに対して伝送される。また
この時同時にSRFF33とプリセットカウンタ34は
リセットされる。そしてこの場合プリセットカウンタ3
4はそのカウント値が値Rsョに到達し得ないのでパル
ス信号CRPlは出力されない。一方アンドゲート37
が出力した゜゜1゛信号はオアゲート40を介して単安
定マルチ41を起動し、同単安定マルチ41の出力する
パルス信号RQ2により定周期処理ユニット60は起動
される。またこのパルス信号RQ2はSRFF3lとカ
ウンタ92とをリセットする。そしてSRFF3lがリ
セットされる結果カウンタ12は再びクロック信号CL
Kのカウントを開始する(同じく時刻T3)。そしてこ
のカウンタ12のカウント値が値Rnョになると(時刻
T,O)再び定周期処理ユニット20は起動される。こ
のように計算機Ciが起動された直後においては定周期
処理ユニット20の動作が完了した時刻Talすなわち
データの伝送が可能になつた時刻から、伝送要求がなさ
れる時刻T3までの間時計装置の計時動作は停止される
ので、以後、定周期処理ユニット20の動作完了時刻と
伝送要求がなされる時刻とは一致する。
次に計算機C,が起動された後の定常状態において、伝
送要求のタイミングが定周期処理ユニット20の動作完
了のタイミングよりも早くなつた場合について説明する
この場合はまず信号REQによりプリセットカウンタ3
4がクロック信号CLKのカウントを開始する。そして
プリセットカウンタ34のカウント値が値RS.Jを越
すと同プリセットカウンタ34はパルス信号(1パルス
)CRPlを出力する。このパルス信号CRPlはカウ
ンタ12のカウント値を1だけプラスして時刻を進める
。またこのパルス信号CRPlはオアゲート42を介し
て単安定マルチ43を起動する。この結果プリセットカ
ウンタ34はリセットされまた伝送処理ユニット70が
記動される。この場合は伝送処理ユニット70が最新の
データを伝送しない場合もあり得る。次に同じく定常状
態において定周期処理ユニツ1・20の動作完了時刻が
伝送要求時刻よりも早かつた場合について説明する。
この場合はまずSRFF3lがセットされ、この結果カ
ウンタ12はクロック信号CLKのカウントを停止し、
逆にカウンタ92はそのカウントを開始する。そして少
し遅れて伝送要求がなされるとSRFF33がセットさ
れる。そしてこの場合、SRFF32はセット状態てあ
るから、ゲート35,37は共に開きゲート37の出力
する゛1゛信号はオアケート40を介して単安定マルチ
41を起動させる。この単安定マルチ41の出力するパ
ルス信号RQ2はSRFF3lとカウンタ92とをリセ
ットすると同時に比較器44を動作させる。そしてこの
時比較器44はカウンタ92のカウント値(リセットさ
れる直前の値)が値Rmョよりも大であればパルス信号
(1パルス)CRP2を出力し、このパルス信号CRP
2によりカウンタ12のカウント値力げ1ョ減算計数さ
れる。このようにしてカウンタ12の1カウント分に相
当する時間が余分に遅らされる。次に計算機C。
が動作途中において異常になつた場合について説明する
。この場合は、定周期処理ユニット20の動作が先に完
了して伝送要求を待つ状態になる。まず定周期処理ユニ
ット20の動作が完了すると、カウンタ92がク罎ンク
信号CLKのカウントを開始する。ところて計算機C。
は異常になつているから信号REQは発生されず、従つ
てSRFF33はセットされない。この結果アンドゲー
ト37は開かず、定周期処理ユニット60も伝送処理ユ
ニット70も起動されない。ここでカウンタ92のカウ
ント値が値Re.uに達すると、比較器93から”1゛
信号が出力され、この4゜1゛信号はSRFF32をリ
セットする。この結果アンドゲート36が開き、このア
ンドゲート36が出力する“1゛信号はオアゲート40
を介して単安定マルチ41を起動する。この結果定1周
期処理ユニット60が起動される。またこの時SRFF
3l、カウンタ92はパルス信号RQ2により同時にリ
セットされる。このように計算機COが異常になつた場
合においても定周期処理ユニット20,60は共に正常
に動作を続ける。な・おSRFF32はタイミングC。
が正常に戻れば再びセットされ計算機C。.l5Ciと
の間のデータ伝送は正常状態に戻る。以上説明したよう
に、この発明による複数の計算機間の同期方法によれは
、互いに同一の周期でノ定周期処理を行なう任意の計算
機においてその第1の計算機がその第2の計算機に対し
て周期的にデータの伝送要求を行なう楊合、第2の計算
機の同期装置はデータの伝送が可能になる時刻が伝送要
求される時刻よりも早い場合はその間時計装置を停止さ
せるかまたは所定時間分時刻を遅らせ、またデータの伝
送が可能になる時刻が伝送要求される時刻よりも遅に場
合は所定時間分時刻を進めることにより、そのデータの
伝送が可能になる時刻を伝送要求される時刻に同期させ
るので、(イ)新たに特別な情報伝送手順を設けなくて
も、各々独立した時計装置に従つて処理を行なう複数の
計算機間の同期をとることができる。
(ロ)例えはこの発明を分散型の計算機システムに応用
した場合、主局計算機は従属局計算機を介して定周期で
実時間データ処理ができると共に複数の従属局計算機の
定周期処理順位を任意に決定することができる。またこ
の場合主局計算機は従属局計算機の動作タイミングを考
慮する必要がない。(ハ)計算機相互間の持ち時間によ
る時間損失をなくすことができる。
(ハ)この発明を応用する場合に伴う計算機のプログラ
ムの変更、追加は僅かてあり、従つてこの発明を応用し
た計算機の中央処理装置の負荷には殆んど影響を与えな
い。
(ホ)データ伝送回線以外の信号接続手段を用いた複数
の計算機間の同期をとることもできる。
等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は分散型の計算機システムの一構成例を示すブロ
ック図、第2図は従来の分散型の計算機システムにおけ
る計算機相互間の定周期処理実行タイミングのずれと、
この発明による定周期処理実行タイミングの同期方法の
原理とを説明するためのタイムチャート、第3図はこの
発明を応用した計算機の一構成例の要部を示すブロック
図、第4図は同例の回路図、第5図は同例の動作を説明
するためのタイムチャートである。 10・・・・・・時計装置、30・・・・・・同期装置
、CO・・・・・・第1の計算機、Cピ・・・・・第2
の計算機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 その各計算機は互いに接続されかつ独立した時計装
    置を有すると共にその独立した時計装置の時刻に従つて
    定周期処理を行なう複数の計算機を有してなる複数計算
    機システムにおいて、前記複数の計算機のうちの互いに
    同一の周期で定周期処理を行なう任意の1対の計算機に
    おける第1の計算機が同1対の計算機の第2の計算機に
    対して前記周期毎に情報の伝送要求を行なう場合、前記
    第2の計算機の前記情報の伝送が可能になる時刻と前記
    伝送要求がなされる時刻とを検出する同期装置を設け、
    この同期装置に出力により、前記第2の計算機が起動さ
    れた直後は、この第2の計算機が伝送可能になつた時刻
    から前記伝送要求がなされる時刻までの間前記時計装置
    の動作を停止させ、第2の計算機が起動された後の定常
    状態において、前記伝送が可能になる時刻が前記伝送要
    求がなされる時刻より早い場合は前記時計装置を停止さ
    せ一定時間経過後に同時計装置の時刻を所定時間分遅ら
    せ、また前記伝送が可能になる時刻が前記伝送要求がな
    される時刻よりも遅い場合は同時計装置の時刻を所定時
    間分進ませることにより、前記伝送が可能になる時刻と
    前記伝送要求がなされる時刻とを一致させることを特徴
    とする複数の計算機間の同期方法。
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