NO167609B - Prosessorsystem. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår prosessorsystemer hvor det er flere prosessorstasjoner som virker inn på hverandre, og hvor informasjon blir sendt fra én stasjon til en annen.

Det er flere velkjente prosessorsystemer som tillater informasjon som blir sendt fra én stasjon i systemet til en annen. Disse kjente systemene omfatter (1) ringstrukturer i hvilke alle stasjonene er forbundet med en felles informasjonsbuss i form av en ring, og (2) en struktur i hvilken der er en felles informasjonsbuss som ikke er i form av en lukket ring, men som tillater overføring av informasjon i to retninger.

Slike systemer, i hvilke flere stasjoner har tilgang til

en felles buss, har et problem med å unngå kollisjoner. Dette er problemet med å sikre at informasjon blir lagt inn på og tatt ut fra bussen i god orden, slik at en stasjon, når den forsøker å påvirke bussen, ikke ødelegger informasjon som alle-rede ligger på bussen.

Der er flere kjente protokoller som på denne måten beordrer busspåvirkningen til å tillate en stasjon å legge informasjon inn på bussen for å kunne leses av bussen av en annen. I disse kjente protokoller kan stasjonene bli kjørt synkront eller asynkront, dvs. at tidskontrollen for begynnelsen på in-struks jons-syklusen i hver stasjon kan være samtidig (synkron) eller kan være ikke-samtidig (asynkron).

Et annet problem med slike multistasjon-systemer er å

sikre at stasjonen som skal motta informasjonen virkelig mottar den. I et synkront system kan dette bli gjort ved tidskontroll, og ved å arrangere for (a) at hver stasjon leser av bussen på et bestemt tidspunkt, og (b) at informasjonen på bussen ved det tidspunkt er informasjon for den avlesende stasjon (dvs. en annen stasjon sender synkront for mottagerstasjonen). Dette kan bli gjort, f.eks. ved en styringspro-sesser som beordrer de relevante stasjoner, på det relevante tidspunkt, å lese eller skrive som nødvendig; eller ved at hvert stasjons-program forlanger lesing eller skriving på de relevante tidspunkter. Den sistnevnte løsning kan bety at hver stasjon leser en adresse fra en pakke med informasjon, og at den bare leser resten av informasjonen hvis adressen stem-mer med leserens adresse, og på samme måte at den bare skriver informasjon inn i en fri pakke-luke (dette kunne f.eks. bli

signalisert ved fravær av en adresse ved begynnelsen av en pakke-luke). I asynkrone eller synkrone arrangementer kan det ovennevnte oppnås ved å arrangere at senderstasjonen sender et avbrytnings-signal til mottagerstasjonen, som så stopper hva den gjør og leser informasjonen. I et asynkront system kan avbrytelses-signalet også bli brukt til å bringe mottageren i fase med senderstasjonen.

Synkron-systemer krever således anordning av en ekstra styringsprosessor, eller et avlesningstrinn i hvert stasjons-program. De asynkrone systemer krever en avbrytnings-protokoll.

Tysk patent nr. 2259223 bekjentgjør et eksempel på et synkronsystem hvor hver av et antall stasjoner forbundet med en buss er allokert i en tidsluke i en ramme for å sende informasjon inn på bussen. Imidlertid teller stasjonene tidsluke-pulser som påtrykkes bussen fra en pulsgenerator, og videre er stasjonene gruppert i par, med de to stasjonene i et par allokerte tidsluker adskilt med halve varigheten av rammen, og hver stasjon er arrangert til å lese bare sendingen fra den andre stasjonene i paret.

Avhengig av den funksjon systemet skal utføre, kan det være fordeler i å benytte asynkrone eller synkrone systemer.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt et flerprosessor-system som omfatter en felles kommunikasjonsanordning som sammenbinder flere dataprosessor-stasjoner med henholdsvise designeringskoder, og systemet kjennetegnes ved at den felles kommunikasjonsanordning omfatter en felles

informasjonsbuss og en felles styringsbuss, dataprosessor-stasjonene har henholdsvise særskilte

designeringskoder og arbeider normalt asynkront,

det er tilveiebrakt en hoved-dataprosessorstasjon som er innrettet for å utføre programvare-tidsstyringsberegninger og som er sammenknyttet via nevnte informasjonsbuss med de flere dataprosessor-stasjonene og en utløsningsgenerator innrettet for å avlevere et utløsningssignal på styringsbussen for å igangsette en datakommunikasjons-syklus som omfatter skrive- og lese-faser, hvor de nevnte stasjonene er innrettet for å utføre henholdsvise programvare-tidsstyringsberegninger som står i forhold til deres

særskilte koder, etter utløsningen, hvor de nevnte flere stasjoner i skrive-fasen skriver forekommende informasjon for hoved-stasjonen inn i bussen i henholdsvise tidsintervaller som defineres av de henholdsvise programvare-tidsstyrings-beregningehe, og i lese-fasen skriver nevnte hoved-stasjon informasjon inn i bussen for at denne kan avleses av individuelle medlemmer av de nevnte flere stasjoner etter henholdsvise tidsintervaller.

Fortrinnsvis omfatter tidsstyringsberegningene en rekke programtrinn som alle opptar det samme tidsintervall, hvor antallet trinn som utføres av hver prosessor under fasene av syklusen, står i forhold til dens særskilte kode.

Det er også fordelaktig at dataprosessor-stasjonene er i form av hovedsakelig identiske kort, og at de særskilte kodene er stasjonsadresser som er bestemt ved ledningsføringen til spor i et bakplan som kortene er montert i.

En utførelse av denne oppfinnelsen skal nå forklares ved et eksempel, under henvisning til tegningene, hvor figur 1 er et blokkdiagram av et prosessorsystem ifølge oppfinnelsen, og figur 2 er et skjematisk diagram av . en del av kort- og bakplan-arrangementet.

I denne utførelsen blir oppfinnelsen benyttet i en PBX (Private Branch Exchange eller privat telefonsentral) som bl.a. anordner flere linjer (for telefoner og/eller annet utstyr, f.eks. dataterminaler), og for flere sentral-linjer (forbindelser fra PBX til utenverdenen, f.eks. Televerkets lokale sentral). PBX-sentralen må derfor minst anordne forbindelser gjennom seg selv for å forbinde: (1) et anropende apparat til et anropt apparat; (2) et anropende apparat til sentral-linjen, og til å sende det ønskede nummer til utenverdenen; og (3) en sentral-linje til det anropte apparat for innkommende anrop.

Den PBX som er beskrevet her er en digitalt operert PBX

i hvilken analoge signaler blir kodet i digital form ved bruk av velkjente teknikker.

PBX'en omfatter en styrekassett 'som bl.a. styrer svitsjing gjennom PBX'en og som huser tids-svitsjen), og en linjekassett

(som huser linje-enhetene som grupperer sammen linjekretsene til apparatlinjene og sentral-linjene). Linjekassetten har også en kassett-mellomkoblingsenhet (SIU, shelf interface unit) som mellomkobling mellom linjekassetten og styringskassetten.

Som vist på figur 1 inneholder hver linje en mikro-datamaskin 5, som fungerer som en felles styringsenhet for linjekretsene i enheten (ikke vist). SlU-enheten, som utfører den totale styringsfunksjon for kassetten, inneholder også en mikro-datamaskin 6 for styring.

Samband mellom SIU og linje-enhetene blir utført over en 8-tråds kassett-signaleringsbuss 7, som benyttes ved forskjel-lige tider for hver retning. Samband mellom SIU og styrings-kassetten blir utført over en sambands-linje (ikke vist).

Styringskassetten styrer tids-svitsjen, og anordner riktig forbindelse og generell styring av oppkallene.

Oppfinnelsen blir benyttet i sambandet mellom linje-enhetene og kassett-mellomkoblingsenheten (SIU). Systemet opererer på en 8 ms syklus. Alle linje-enhetenes mikro-datamaskiner 5, og SIU-enhetens mikro-datamaskin 6 (heretter kalt stasjoner) mottar et avbrytings-signal fra styrings-kassetten (via avbrytings-signal-linjen 1) hvert åttende ms. Hver mikro-datamaskin (5,6) vil, ved mottagelse av avbrytings-signalet, stoppe sin behandling, utføre en oppretting for å synkronisere mikro-datamaskinene (5,6) på linjekassetten, og så begynne den følgende sekvens: ms 0 og 1: linje-enhetenes mikro-datamaskiner 5 sender data, og SIU-enhetenes mikro-datamaskiner 6 leser de sendte data. Ms 2 og 3: SIU-enhetens mikro-datamaskin 6 sender data, og linje-enhetenes mikro-datamaskiner 5 leser dataene. I ms 4 til 7 går alle mikro-datamaskinene (5,6) tilbake til sine egne asynkrone intern-funksjoner, og ingen informasjon blir sendt på bussen 7.

Synkroniseringen kan bli utført simpelthen ved å fullføre den operasjon som datamaskinen holder på med ved mottagelse av avbrytings-signalet. Noen mikro-datamaskiner, f.eks. en Intel 8049 mikro-datamaskin, har imidlertid operasjoner som kan involvere enten en eller to instruksjons-sykluser. Synkronisering ved fullføring av en operasjon vil således bare synkronisere mikro-datamaskinene til innenfor to instruksjons-sykluser. I et slikt tilfelle må hver byte av informasjon på bussen bli holdt på bussen for minst to instruksjons-sykluser for å sikre at den blir lest av den ønskede stasjon. Dette kan derfor sinke driften av systemet.

I denne utførelse mater avbrytningslinjen 1 en avbrytnings-logikkblokk 2, som er på det samme kort som SIU-mikro-datamaskinen 6. Avbrytnings-logikkblokken 2 sender avbrytnings-signalet uten forsinkelse til mikro-datamaskinene (5,6) langs mikro-datamaskin-avbrytningslinjen 3, og genererer en annen synkroniserings-puls, forsinket fra avbrytningspulsen, som blir ført til mikro-datamaskinene langs både mikro-datamaskin-avbrytningslinjene 3 og mikro-datamaskin-synkroniseringslinjene 4. Ved mottagelse av den første puls, vil mikro-datamaskinene >

(5,6) i linje-enhetene og i SlU-enheten fullføre de aktiviteter de holder på med når signalet ankommer, og så vente på den andre pulsen på mikro-datamaskin-avbrytningslinjen 3. Når den andre pulsen kommer, og forutsatt at den blir fulgt av en puls på mikro-datamaskin-synkroniseringslinjen 4, begynner alle mikro-datamaskinene (5,6) den 8 ms lange syklus (beskrevet ovenfor), synkronisert til innen én instruksjons-syklus. Denne synkronisering blir oppnådd ved å forårsake at mikro-datamaskinene venter, ved gjentatt å gjennomføre den enkle instruksjons/syklus-operasjon "ingen operasjon". Kravet til gjen-kjenning av pulser, både på mikro-datamaskin-avbrytningslinjene 3 og mikro-datamaskin-synkroniserings-linjene 4 samtidig, gir en anordning for å skjelne mellom første og annet avbrudds-signal.

Etter mottagelse av det andre av det dobbelte avbrudds-signal, utfører hver linje-enhet-mikrodatamaskin R "sløyfe-operasjoner", hvor R er den unike symbolske adresse for den spesielle linje-enhets mikro-datamaskin. "Operasjons-sløyfen" for hver mikro-datamaskin omfatter en serie blindprogram-skritt, slik at en "sløyfe-operasjon" okkuperer den samme tid som er nødvendig for linje-enhet mikro-datamaskinen 5 til å sende sin informasjon til bussen 7. Informasjonen fra alle linje-enhetene kommer således til bussen i et tog, og SIU-mikro-datamaskinen 6 som leser informasjonen på bussen 7 kan identifisere hvilken linje-enhet-mikrodatamaskin som sendte hvilken informasjon til bussen 7.

Ved slutten av sendingen av informasjon, leser hver linje-enhet-mikrodatamaskin 5 informasjon fra bussen 7 etter en periode definert ved M "sløyfe-operasjoner", hvor M + 1 er minst antallet av linje-enhet mikro-datamaskiner 5 i systemet.

SlU-mikro-datamaskinene 6 leser informasjonen som er sendt til bussen 7 av linje-enhet mikro-datamaskinene 5, og vet hvilken informasjon som blir sendt til bussen av hvilken linje-enhet mikro-datamaskin fra tidsforløpet etter det annet avbrudds-signal.

Etter mottagelse av informasjon fra alle linje-enhet-datamaskiner 5, sender SIU-mikrodatamaskinen 6 informasjon til bussen 7, bestemt for linje-enhet mikro-datamaskinene 5. Hver linje-enhet mikro-datamaskin 5 leser informasjonen på bussen 7 etter å ha ventet en spesifisert periode (som forklart ovenfor) fra slutten av sendingen av informasjon til bussen 7 av den mikro-datamaskinen. Hver mikro-datamaskin 5 leser således den informasjon som er bestemt for den.

Etter at SlU-mikro-datamaskinen 6 har lest all informasjon fra linje-enhet-mikrodatamaskinene 5, og hver linje-enhet mikro-datamaskin 5 har lest informasjonen bestemt for den fra SIU-mikrodatamaskinen 6, går alle mikro-datamaskinene tilbake til sine interne funksjoner til mottagelse av avbrudds-signalet som beskrevet ovenfor.

Da hver linje-enhet mikro-datamaskin 5 har en unik symbol-isk adresse i området 0 til N-l, hvor N er antallet av linje-enhet mikro-datamaskiner 5 i systemet, blir informasjonen fra linje-enhet mikro-datamaskinene sendt i kø til informasjons-bussen.

Linje-enhet mikro-datamaskinene 5 kan være identiske, og kan drives ved bruk av identisk software. Den symbolske adresse kan i dette tilfelle finnes fra den fysiske stilling en spesiell mikro-datamaskin 5 har i forhold til de andre mikro-datamaskiner 5. Mikro-datamaskinene 5 blir informert om denne stilling ved ledningsføringen 8 på bakplan-sporene 9 i hvilke mikro-datamaskin-kortene 10 er plassert (figur 2).

Den utførelse som hittil er beskrevet ved eksempel, tillater en mikro-datamaskin å motta informasjon fra et antall mikro-datamaskiner i en første fase, til å sende informasjon til hver av disse mikro-datamaskiner i-en annen fase, og i en tredje fase å tillate alle mikro-datamaskiner å asynkront

fortsette med sine interne prosesser. Mikro-datamaskinene står i forbindelse over en parallell-buss, og blir synkronisert ved bruk av et. eksternt generert avbrudds-signal. Imidlertid kan prinsippet med mottagelse av et avbrudds- og tids-kontrollsignal, og lesing av informasjon ved utførelse av et software-program for å unngå kollisjoner ved adkomst til bussen, bli benyttet på ring-busser såvel som på to-retningsbusser. Prinsippet kan også bli benyttet i det tilfelle hvor avbrudds-signalet ikke blir generert utenfor systemet, men kan bli generert av en av sambands-mikrodatamaskinene og kan bli tilført to eller flere av mikro-datamaskinene.

I det sistnevnte tilfelle må alle datamaskiner, unntatt de som er i samband, bli sperret fra forsøk på å innlede samband. Dette kan f.eks. bli oppnådd ved at en mikro-datamaskin som innleder et samband sperrer alle andre mikro-datamaskiner fra innleding av samband for den tidsperiode som kreves av den innledende mikro-datamaskin. Denne periode kunne f.eks. bli fast-satt under konstruksjonstrinnet for systemet, eller kunne være variabelt. I dette tilfelle ville den innledende mikrodatamaskin måtte informere de øvrige mikrodatamaskiner om hvor lang tid kommunikasjonen vil ta, og forlange at de venter minst så lenge før innleding av et sambands-ønske.

I den beskrevne utførelse har informasjons-pakkene for hver linje-enhets-mikrodatamaskin 5 den samme varighet. Det ovenstående prinsipp kan imidlertid benyttes med systemer hvor mikro-datamaskinene ikke har informasjonspakker av samme lengde, forutsatt at hver sender- og leser-mikrodatamaskin kjenner lengden av pakkene, slik at de ved tidskontroll kan sikre mot kollisjon, slutte seg til adressen av sender-mikrodatamaskinen (fra tiden da informasjonen ble lest), og tiden for lesing av informasjon bestemt for den.

I en modifikasjon av et slikt system kan dessuten informa-sjonspakkene, enten alle er av samme lengde eller ikke, bli variert dynamisk av mikro-datamaskiner, men i dette tilfelle må mikro-datamaskinene informere hverandre om lengden av sine pakker, og mikro-datamaskinene kan ha spesielle inngangs-signaler for dette formål. Alle mikro-datamaskinene vil ha normal pakkelengde (også kalt transmisjons-periode), og kan indikere avvik fra denne, og hver mikro-datamaskin vil være følsom for det indikerte avvik for to formål. Det første formål er å justere begynnelsen på sendingen i henhold til netto-avviket av de foregående mikro-datamaskiner (dvs. de med lav-ere koder), og det annet formål er å justere begynnelsen av lesingen i henhold til netto-avviket av alle mikro-datamaskinene. På denne måten kan systemet gjøre effektiv bruk av sambands-tiden, med alle sendingene i rekkefølge.

Hvis en mikro-datamaskin ikke har informasjon å sende,

kan den indikere et avvik lik den totale lengde av sin normale informasjonspakke. Alternativt kan systemet være arrangert slik at en mikro-datamaskin som ikke har informasjon å sende, kan frembringe et signal til de andre mikro-datamaskiner for å endre deres unike koder, og således indikere avviket ved et signal med enhets-verdi heller enn et signal med høy-verdi.

Mikro-datamaskinene begynner lesefasen etter å ha tatt i betraktning netto-avviket i senderfasen, og den samme idé med dynamisk lengde-justering kan benyttes ved at sender-mikro-datamaskinene indikerer avvik fra pakkelengden.

Utførelsen har vært benyttet til å frembringe konsentra-sjon inne i PBX-sentralen. Dette er blitt oppnådd ved at linje-kassetten har porter for opptil 96 linjekretser, at linje-kiretsene er gruppert sammen slik at 8 blir betjent av en linje-enhet mikro-datamaskin, og at de resulterende 12 linje-enhet mikro-datamaskiner mellomkobles gjennom en 32-kanals sam-bandskrets med styringskassetten. Ved en gitt tid kan således bare 32 av de 96 linjekretser bli benyttet. SIU-mikrodatamaskinen mottar informasjon fra linje-enhet mikro-datamaskinene og allokerer linjekretsene til styrings-kassetten, og tillater to-veis samband på hver av de 32 kanalene i sambands-kretsen.

For et innkommende anrop, innleder styringskassetten aksjon av SIU-datamaskinen for å etablere to-veis samband.

Claims (4)

1. Flerprosessor-system, omfattende en felles kommunikasjonsanordning som sammenbinder flere dataprosessor-stasjoner med henholdsvise designeringskoder, karakterisert ved at den felles kommunikasjonsanordning omfatter en felles informasjonsbuss (7) og en felles styringsbuss (3, 4), dataprosessor-stasjonene har henholdsvise særskilte designeringskoder og arbeider normalt asynkront, det er tilveiebrakt en hoved-dataprosessorstasjon (6) som er innrettet for å utføre programvare-tidsstyringsberegninger og som er sammenknyttet via nevnte informasjonsbuss (7) med de flere dataprosessor-stasjonene (5) og en utløsningsgenerator (2) innrettet for å avlevere et utløsningssignal på styringsbussen (3, 4) for å igangsette en datakommunikasjons-syklus som omfatter skrive- og lese-faser, hvor de nevnte stasjonene (5) er innrettet for å utføre henholdsvise programvare-tidsstyringsberegninger som står i forhold til deres særskilte koder, etter utløsningen, hvor de nevnte flere stasjoner (5) i skrive-fasen skriver forekommende informasjon for hoved-stasjonen (6) inn i bussen i henholdsvise tidsintervaller som defineres av de henholdsvise programvare-tidsstyringsberegningene, og i lese-fasen skriver nevnte hoved-stasjon (6) informasjon inn i bussen (7) for at denne kan avleses av individuelle medlemmer av de nevnte flere stasjoner etter henholdsvise tidsintervaller.

2. Flerprosessor-system ifølge krav 1, karakterisert ved at de nevnte tidsstyringsberegninger omfatter en rekke programtrinn som alle opptar det samme tidsintervall, hvor antallet trinn som utføres av hver nevnte prosessor under fasene av syklusen står i forhold til dens særskilte kode.

3. Flerprosessor-system ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de nevnte dataprosessor-stasjoner omfatter mikrodatamaskiner.

4. Flerprosessor-system ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at dataprosessor-stasjonene (5) er i form av hovedsakelig identiske kort (10), og de særskilte kodene er stasjonsadresser som er bestemt ved ledningsføringen (8) til spor (9) i et bakplan i hvilket kortene er montert.