NO884535L - Metode for aa kople sammen datamaskiner. - Google Patents

Description

Mange oppgaver som utføres av datamaskiner, utføres mest effektivt ved å kople sammen flere datamaskiner, slik at disse kan utføre hver sin deloppgave.

Mange kjente datasystemer baserer seg på å kople sammen flere datamaskiner ved å bruke separate datakanaler mellom to og to datamaskiner. Hver datamaskin har da et fast antall datakanaler til andre datamaskiner i systemet. Disse kanalene kan overføre data fra en datamaskin til en annen datamaskin; i noen systemer kan data sendes kun en vei, i andre systemer kan data sendes begge veier. Flere topologier er brukt for å lage datasystemer basert på datakanaler mellom datamaskinene. En oversikt over vanlig brukte topologier er gjengitt i tidsskriftet "Scientific American" oktober 1987, side 51 og 134.

En av disse topologiene er "IBM Token-Ring Network", IEEE Standard 802.5. Her er alle datamaskinene koplet sammen i en ring, slik at hver datamaskin har en datakanal til hver av sine to nabo-datamaskiner og kan ta imot data fra den ene nabo-datamaskin og sende data til den andre nabo-datamaskin. For å synkronisere datatransporten sirkulerer et spesielt dataelement, "token", fra datamaskin til datamaskin. Når en datamaskin skal sende data til en annen, venter den først på dette spesielle dataelement, tar så dette ut, dernest sendes data som inkluderer adressen, til den datamaskin som skal motta dataene. Etter at dataene er mottatt, sendes det spesielle dataelement i sirkulasjon igjen.

For å unngå altfor mange datakanaler i et system, vil det være nødvendig å kunne bruke datamaskinene til transit av data; når en datamaskin sender data, vil det være typisk at dataene må sendes via flere andre datamaskiner før dataene når ønsket datamaskin. Et problem med eksisterende datasystemer er at for hver datamaskin er hver datakanalinngang/ -utgang frittstående i forhold til hverandre. Dermed vil transit av data gjennom en datamaskin forårsake en vesentlig tidsforsinkelse ved at data må tas inn fra en datakanal og flyttes til en annen datakanal for så å sendes ut igjen.

Et annet problem er synkronisering av datatransporten i

systemene. Kompliserte topologier fører ofte til komplisert synkronisering for å unngå kollisjon i datakanalene og for å få mest mulig optimal dataflyt i kanalene. Dette fører igjen til ekstra tidsforsinkelser i systemene, i tillegg fordyres ofte systemene. Som nevnt ovenfor, løses synkroniserings-problemet i "IBM Token-Ring Network" ved at et spesielt dataelement sirkulerer. Imidlertid gir denne løsning en forholdsvis stor tidsforsinkelse for hver datamaskin som dataene må gå igjennom. Kun to datamaskiner kan kommunisere samtidig i "IBM Token-Ring Network", og gjennomsnittlig ventetid for å starte dataoverføring er forholdsvis stor, selv om ingen dataoverføring pågår.

Ved å kople sammen datamaskiner etter metoden som er angitt i nærværende oppfinnelse, oppnås meget rask dataoverføring mellom to datamaskiner. Transport av data gjennom en datamaskin går kun via et register og utføres dermed i løpet av en klokkesyklus. Datamaskinene som koples sammen, kan fysisk organiseres slik at ledningene for transport av data blir korte, tiden som trengs for å flytte data fra en datamaskin til dens nabo-datamaskin, kan dermed gjøres svært liten. Dette er spesielt fordelaktig, da nye elektroniske kompo-nenter er raske i forhold til ledningsforsinkelse, det vil si at transportveien vil utgjøre en vesentlig del av tids-forbruket. Metoden i henhold til oppfinnelsen er enkel og rimelig å implementere og kan realiseres slik at mange datamaskiner samtidig kan kommunisere med hverandre.

Oppfinnelsen realiseres ved at hver datamaskin har en datakanal for å ta imot data og en datakanal for å sende ut data. Hver datakanal består av flere bit. Inngående datakanal koples til en multiplekser og til en styringslogikk som kan ta inn og registrere inngående data samt detektere visse inngående dataverdier. Utgangen av multiplekseren koples til inngangen på et register bestående av D-vipper, og utgangen av dette register går til datakanalen som sender ut data. Utgående datakanal blir så koplet til inngående datakanal på en annen datamaskin, videre koples alle datakanalene på denne måte, slik at de samlet koples i ring. Multiplekseren har to innganger, den ene er, som nevnt, koplet til inngående datakanal, den andre er koplet til en utgang på styringslogikken og brukes når data fra den aktuelle datamaskin skal sendes til en annen datamaskin. Styringslogikken består av registre og logiske porter. Sammenkoplingen av disse vil være avhengig av kravene til det aktuelle datasystem. Videre vil styringslogikken koples til resten av datamaskinen, som består av tradisjonelle datakomponenter så som prosessor, hukommelseskretser og lokale inn-/utporter. Systemet inneholder også en felles klokkegenerator som er koplet til alle datamaskinene. For hver datamaskin styrer et klokkesignal fra denne klokkegenerator et register til utgangsdatakanalen, samt synkroni-serer aktuell styringslogikk.

Et eksempel på sammenkopling av datamaskiner ifølge oppfinnelsen er vist på tegningen, hvor:

Fig. 1 viser et datasystem,

Fig. 2 viser den delen av hver datamaskin som er nødvendig for å realisere oppfinnelsen. Fig. 3 viser styringslogikken i hver datamaskin mer detal-jert .

Datatransporten synkroniseres av en klokkegenerator 1 som er koplet 2 slik at hver datamaskin 3 tar inn klokkesignal fra klokkegeneratoren 1 mest mulig samtidig med sine nabo-datamaskiner. For å unngå støy på klokkesignalet, termineres dette 4 motsatt av klokkegeneratoren 1. For hver klokkesyklus sender hver datamaskin 3 et dataelement til en nabo-datamaskins styringslogikk 5 over en datakanal 6. Data-elementet i datakanalen 6 kan deles inn i: Styredata 6a, adresse 6b og selve dataene 6c som ønskes overført. Styredata 6a (1 bit) angir om resten av dataene 6b, 6c er gyldige, det vil si at disse dataene er under transport til en datamaskin 3. Hvis dataene ikke er gyldige, kan hvilken som helst datamaskin 3 erstatte disse med gyldige data. Adresse 6b (8 bit) angir hvilken datamaskin 3 som skal motta data. Dataene 6c er sammensatt at et kjennetegn, nummer, (8 bit) på avsender-datamaskin og informasjon (32 bit) som ønskes overført.

Så lenge ingen datatransport foregår mellom datamaskinene 3, sendes kontinuerlig ugyldige dataelement mellom dem. Når en datamaskin 3 ønsker å sende data til en annen datamaskin 3, gis kommando via en databuss 7; først settes et register 8 med adresse 7a til den datamaskin 3 som skal motta, dernest settes et buffer-register 9 med data 7a som skal sendes, og en styredel 10 settes 7b i sendestatus. Dette betyr at styredelen 10 venter på et ugyldig dataelement, og straks dette 6a blir mottatt, sendes data 11 bestående av styredata Ila, adresse 11b og data som ønskes overført lic, via en multiplekser 12 til en register-inngang 13 og sendes ut 6 via et utgangs-register 14 ved påfølgende klokkepuls. Dataene lic som sendes, vil typisk i tillegg til selve dataene inneholde et kjennetegn på avsender-datamaskinen 3. Styredelen 10 gir så signal på databussen 7b at det er klart for å sende mer data.

For å ta imot data vil hver datamaskin 3 kontinuerlig sjekke inngående datakanal. Dette gjøres ved at styredelen 10 sjekker om styredata 6a er gyldige, og en komparator 15 sjekker om adressen 6b er lik datamaskinens faste adresse, som står i et register 16. Hvis begge disse sjekkene er positive, blir inngående data 6c registrert i et FIFO-register 17, videre setter styredelen 10 dataene lia ugyldige og styrer multiplekseren 12 slik at ugyldige data 11 sendes ut 6 via utgangs-registeret 14 ved påfølgende klokkepuls. Styredelen 10 gir nå signal gjennom databussen 7b at data er mottatt. Øverste dataord i FIFO-registeret 17 vil nå inneholde kjennetegn på avsender-datamaskin i tillegg til selve informasjonen som er overført.

I hver datamaskin 3 er det forholdsvis lite elektronikk som er avhengig av klokkefrekvensen 12, 14, 17, 15 og deler av 10. Hvis ledningene 6 mellom datamaskinene 3 er forholdsvis korte, kan dermed klokkegeneratorens 1 frekvens settes høyt, uten at kostnader og strømforbruk blir stort. Ved å sette klokkegeneratorens 1 frekvens flere ganger raskere enn frekvensen over databussen 7, kan flere par datamaskiner 3 kommunisere samtidig uten at noen av dem blir forsinket. Med klokkefrekvens 1 lik frekvensen over databussen 7, vil i gjennomsnitt to par datamaskiner 3 kunne kommunisere samtidig uten å bli forsinket.

Claims (4)

1. En metode for å kople sammen datamaskiner (3) der en klokkegenerator (1) sender klokkepulser (2) parallelt til datamaskinene (3) som er koplet i ring, slik at hver datamaskin har to nabo-datamaskiner og kan, ved hver klokkepuls 2, ta imot parallelt et fast antall bit fra den ene nabo-datamaskin (3) og, ved hver klokkepuls, sende parallelt det samme antall bit til den andre nabo-datamaskin (3), karakterisert ved at i hver datamaskin (3) er styringen av datatransporten innrettet slik at en styringslogikk (5) ut fra egen status og mottatte data (6) bestemmer om mottatte data skal beholdes, samtidig som styringslogikken (5) ut fra egen status og mottatte data (6) bestemmer at enten mottatte data (6, 12, 13) eller data (11, 12, 13) fra styringslogikken (5) sendes (14, 6) til neste nabo-datamaskin (3) ved fortrinnsvis påfølgende klokkepuls (2).

2. En metode for å kople sammen datamaskiner (3) ifølge krav 1, karakterisert ved at dataene (6) som sendes mellom datamaskinene (3), deles i to parallelle deler, der den ene delen (6a, 6b) brukes til å angi hvilken eller hvilke datamaskiner (3) som skal ta imot dataene, og til å angi om en datamaskin (3) fritt kan sende data ved fortrinnsvis på-følgende klokkepuls (2), og den andre delen (6c) brukes til dataverdier som skal overføres.

3. En metode for å kople sammen datamaskiner (3) ifølge krav 1-2, karakterisert ved at en del av de parallelle dataene (6c) som sendes mellom datamaskinene (3), angir hvlken datamaskin (3) som har sendt de aktuelle data, slik at den eller de datamaskiner (3) som skal ta imot dataene, vet hvilken datamaskin (3)•som har sendt dataene.

4. En metode for å kople sammen datamaskiner (3) ifølge krav 1-3, karakterisert ved at datatransporten (6) synkroniseres av en klokkegenerator (1) som er koplet (2) slik at klokke-pulsene går to veier langs ringen med datamaskiner (3) for så å møtes og bli terminert (4) i motsatt ende av ringen.