WO1997013203A2 - Verfahren zur aufrechterhaltung des mikrosynchronen betriebs von gedoppelten informationsverarbeitenden einheiten - Google Patents

Verfahren zur aufrechterhaltung des mikrosynchronen betriebs von gedoppelten informationsverarbeitenden einheiten Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method for maintaining the microsynchronous operation of duplicated information processing units according to the preamble of patent claim 1.
  • the duplicated units therefore work with a common internal processing clock, which is independent of the clock, with the information to be processed receive or information processing results are sent.
  • such units are each equipped with a device for error monitoring of the information received and the information processing results to be transmitted.
  • the reason for the above-mentioned duplication of the information processing units lies in the endeavor to ensure a high level of reliability and failure safety. If information which is received in accordance with the clock system mentioned is passed on to the other clock system for the purpose of processing, flip-flops which have been passed through in this connection can lead to fluctuations in the signal transfer by one clock period, so that the microsynchronism with respect to corresponding components of the two units is disturbed and the desired failure and error security can no longer be guaranteed. In addition, the information supplied to the units is influenced in different ways on the transmission paths there.
  • the object of the invention is therefore to prevent the mentioned disturbances of the microsynchronicity of the operation of such double units.
  • the exchanged synchronization signals are multiplex signals from individual synchronization signals for the individual internal input and output interface circuits.
  • Claim 4 relates to the procedure when the processing units are taken into operation or put back into operation, accordingly the repetition cycles of the demultiplexed units delivered by the processing components of the units Individual synchronization signals are reset by a common reset signal derived from the internal system clock.
  • Claim 5 specifies how the output interface circuits of the master and checker processing components are to be reset in the case of start-up or recommissioning if there is no separate reset signal available for the clock system relevant for these output interface circuits , this is rather derived from the system clock.
  • the reset signal of the checker processing component is therefore derived from the output signal of the master processing component.
  • FIG. 1 shows a possible constellation of information processing units with processing components to which the method according to the invention can be applied.
  • FIGS. 2 and 3 are time diagrams to illustrate the time relationships of the synchronization signals.
  • FIG. 4 shows the output areas of a master and an associated checker processing component to illustrate the conditions during a reset.
  • FIG. 1 shows two information processing units CTRO and CTR1, which may be used, for example, to process ATM information. These processing units are connected here to a switching network, which in the case shown has duplicate parts SNO and SN1.
  • the processing units CRTO and CRT1 are connected via a network of reception lines IrO, lrl and transmission lines ltO, ltl for the transmission Carrying ATM information connected to the switching network parts SNO and SN1 in such a way that ATM information coming from each switching network part equally reaches both the one and the other processing unit, and that ATM-In emitted by these processing units ⁇ formations can be supplied equally to both switching power supplies SNO and SN1.
  • the processing units CTRO and CTR1 each have two processing components C-ATM30 and M-ATM30, which operate in a so-called master checker configuration, i.e. in the checker processing component C-ATM30, the transmission outputs TPO and TP1 are connected as inputs, the transmission outputs TPO and TP1 of the respective associated master processing component M-ATM30 and, in the first line, for transmission to the switching power supply units SNO or SNl receive certain ATM send information as input information.
  • Internal comparators (not shown here) of the Checker processing components compare the input signals received in this way with signals generated internally as output signals and, if they are found to be unequal, emit a corresponding error message.
  • the ATM information coming from the switching network halves SNO and SN1 is received with a reception clock RXCKO or RXCK1.
  • the received ATM information is processed with a non-synchronous internal system clock SCLK.
  • This dashed line influencing of reception area and transmission area and processing area of the processing components is illustrated by a dashed line crossing the processing units CTRO and CTR1.
  • the signal transfer from a component of the processing components that is under the influence of one clock system to a component influenced by the other clock system can fluctuate by one clock period. This will be without any special Measures of the microsynchronous parallel operation of the processing components are disrupted, which means that the parallel operation of the processing units CTRO and CTR1 is no longer guaranteed.
  • the information received is temporarily stored in a manner not shown here before it is processed or corresponding processing results are passed on before it is passed on, and the times of the transfer for information processing or the transfer of information results All processing components are synchronized with one another by exchanging information signals.
  • the procedure is such that synchronous operation between the master and the
  • Checker processing components of the two processing units are produced by delivering a synchronization signal MSO, which characterizes the processing phase and is derived from the internal system clock SCLK, to the respective other processing components, and then by exchanging synchronization signals RSO on the way via a control LC a parallel run of the processing components from processing unit to processing unit CTRO or CTR1 is produced.
  • MSO synchronization signal
  • FIG. 2 shows such a synchronization output signal MSO, which represents the synchronization input signal MSI of the respective other processing component.
  • FIG. 3 shows the synchronizing output signals RSO exchanged between the processing units CTRO and CTR1, which are synchronizing input signals of the respective other processing unit.
  • the mentioned synchronization signals MSO and RSO represent multiplex signals from individual synchronization signals for quasi-parallel operated parts of the processing components.
  • the received ATM information can be affected in various ways by transmission errors on the way from the switching network parts SNO and SN1 to the processing units CTRO and CTRl. Such transmission errors are recognized by monitoring devices not shown here, with the result that the disturbed information is discarded, that is to say is not fed to processing, and that empty information is emitted as the corresponding processing result.
  • Receiving disturbed ATM information also means that the processing unit concerned does not send a synchronization signal RSO to the partner unit. This in turn has the consequence that the partner unit also discards this due to the absence of the expected synchronization signal, even though it has received perfect ATM information, which prevents the processing units from sending out different ATM information.
  • the repetition cycles of the synchronization signals MSO are reset by a common reset signal derived from the internal system clock SCLK.

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Abstract

Die Einheiten (CTR0, CTR1) stehen unter dem Einfluß von voneinander unabhängigen Taktimpulsen (SCLK, RXCK). Zur Vermeidung des Verlustes der Mikrosynchronität bei der Informationsübergabe von einem Taktsystem zum anderen und durch unterschiedliche Fehlersituationen bei den durch die Einheiten empfangenen Informationen werden die empfangenen Informationen vor ihrer Weitergabe zur Verarbeitung bzw. die Ergebnisinformationen vor ihrer Aussendung zwischengespeichert. Bei fehlerfreiem Empfang erfolgt eine Crossynchronisation der Einheiten. Bei Ausbleiben eines Synchronsignals bei einer Partnereinheit wegen fehlerbehaftetem Empfang verwirft diese die empfangene Information trotz Fehlerfreiheit.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Aufrechterhaltung des mikrosynchronen Betriebs von gedoppelten informationsverarbeitenden Einheiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufrechterhaltung des mikrosynchronen Betriebs von gedoppelten informationsver¬ arbeitenden Einheiten gemäß dem Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1. Die gedoppelten Einheiten arbeiten demnach mit ei- nem gemeinsamen internen Verarbeitungstakt, der unabhängig von dem Takt ist, mit dem zu verarbeitende Informationen emp¬ fangen bzw. Informationsverarbeitungsergebnisse gesendet wer¬ den. Solche Einheiten sind darüberhinaus jeweils mit einer Einrichtung zur Fehlerüberwachung der empfangenen Informatio- nen und der auszusendenden Informationsverarbeitungsergeb¬ nissse ausgestattet.
Der Grund für die erwähnte Doppelung der informationsverar¬ beitenden Einheiten liegt in dem Bestreben, eine hohe Aus- fall- und Fehlersicherheit zu gewährleisten. Wenn Informatio¬ nen, die entsprechend dem einen erwähnten Taktsystem empfan¬ gen werden, zum Zwecke der Verarbeitung auf das andere Takt- system übergeben werden, kann es bei in diesem Zusammenhang durchlaufenen Kippschaltungen zu Schwankungen der Signalüber- nähme um eine Taktperiode kommen, so daß die Mikrosynchroni¬ tät bezüglich entsprechender Komponenten der beiden Einheiten gestört ist und damit die angestrebte Ausfall- und Fehlersi¬ cherheit nicht mehr gewährleistet werden kann. Hinzu kommt, daß die den Einheiten zugeführten Informationen auf den Ober- tragungswegen dort hin in unterschiedlicher Weise beeinflußt werden. Auch wenn durch die erwähnten Einrichtungen zur Ober- wachung des fehlerfreien Empfangs der zu verarbeitenden In¬ formationen solche Übertragungsfehler erkannt werden können, genügt es nicht die Verarbeitung der gestörten Informationen zu unterbinden, weil auch dann der mikrosynchrone Parallel¬ lauf der Einheiten gestört wäre. Dasselbe gilt für das Vor- liegen eines Fehlers bei den auszusendenden Informationsver¬ arbeitungsergebnissen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die erwähnten Störungen der Mikrosynchronität des Betriebs solcher gedop¬ pelter Einheiten zu verhindern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Aufgrund des erfindungsgemäßen Vorgehens ist nicht nur gewährleistet, daß die verarbeitenden Komponenten der Einheiten taktsynchron arbeiten, sondern es ist auch gewährleistet, daß bei Auftre¬ ten von Fehlern bezüglich der empfangenen Informationen und der auszusendenden Informationsverarrbeitungsergebnisse, die nur eine der Einheiten betreffen, einheitliche Verhältnisse erhalten bleiben.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß Patentanspruch 2 wird davon ausgegangen, daß innerhalb der gedoppelten Einheiten zum Zwecke der Erkennung von Hard¬ warefehlern, die informationsverarbeicenden Bestandteile in Master-Checker-Konfiguration zweifach vorhanden sind und an- gegeben, wie in einem solchen Falle durch Anwendung eines zweistufigen Verfahrens den Anforderungen an Mikrosynchroni¬ tät Rechnung getragen werden kann.
Gemäß Patentanspruch 3 sind die ausgetauschten Synchronisa- tionssignale Multiplexsignale aus Einzelsynchronisationssi¬ gnalen für die einzelnen internen Eingangs- und Ausgangs¬ schnittstellenschaltungen.
Der Patentanspruch 4 betrifft das Vorgehen bei einer Be- triebsaufnähme bzw. Wiederinbetriebnahme der Verarbeitungs¬ einheiten, demnach die Wiederholzyklen der von den Verarbei¬ tungskomponenten der Einheiten abgegebenen demultiplexten Einzelsynchronisationssignale durch ein gemeinsames vom in¬ ternen Systemtakt abgeleitetes Reset-Signal zurückgesetzt werden.
Im Patentanspruch 5 ist angegeben, wie im Falle der Betriebs¬ aufnähme bzw. Wiederinbetriebnahme das Rücksetzen der Aus¬ gangsschnittstellenschaltungen der Master- und Checker-Verar¬ beitungskomponenten durchzuführen ist, wenn für das für diese Ausgangsschnittstellenschaltungen maßgebliche Taktsystem kein eigenes Reset-Signal zur Verfügung steht, dieses vielmehr vom Systemtakt abgeleitet wird. Es wird daher das Reset-Signal der Checker-Verarbeitungskomponente vom Ausgangssignal der Master-Verarbeitungskomponente abgeleitet.
Nachstehend wird die Erfindung.anhand eines Ausführungsbei- spiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine mögliche Konstellation von informationsverarbei¬ tenden Einheiten mit Verarbeitungskomponenten, auf die das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann.
Figur 2 und 3 Zeitdiagramme zur Veranschaulichung der Zeitre- lationen der Synchronisationssignale.
Figur 4 die Ausgangsbereiche einer Master- und einer zugehö¬ rigen Checker-Verarbeitungskomponente zur Veranschaulichung der Verhältnisse bei einem Reset.
In der Figur 1 sind zwei informationsverarbeitende Einheiten CTRO und CTR1 dargestellt, die z.B. zur Verarbeitung von ATM- Informationen dienen mögen. Diese Verarbeitungseinheiten sind hier an ein Koppelnetz angeschlossen, das im dargestellten Fall gedoppelte Teile SNO und SN1 aufweist. Die Verarbei¬ tungseinheiten CRTO und CRT1 sind über ein Netz von Empfangs- leitungen IrO, lrl und Sendeleitungen ltO, ltl für die Über- tragung von ATM-Informationen in der Weise mit den Koppel- netzteilen SNO und SN1 verbunden, daß von jedem Koppelnetz¬ teil kommende ATM-Informationen gleichermaßen sowohl an die eine als auch an die andere Verarbeitungseinheit gelangen, und daß von diesen Verarbeitungseinheiten abgegebene ATM-In¬ formationen gleichermaßen beiden Koppelnetzteilen SNO und SN1 zugeführt werden können.
Die Verarbeitungseinheiten CTRO und CTR1 weisen hier jeweils zwei Verarbeitungskoπrponenten C-ATM30 und M-ATM30 auf, die in einer sogenannten Master-Checker-Konfiguration arbeiten, d.h. bei der Checker-Verarbeitungskomponente C-ATM30 sind die Sen¬ deausgänge TPO und TP1 als Eingänge geschaltet, die von den Sendeausgangen TPO und TP1 der jeweilig zugehörigen Master- Verarbeitungskomponente M-ATM30 abgegebene und in erster Li¬ nie für die Weitergabe an die Koppelnetzteile SNO bzw. SNl bestimmte ATM-Sende-Informationen als Eingangsinformationen empfangen. Hier nicht dargestellte interne Komparatoren der Checker-Verarbeitungskomponenten vergleichen die auf diesem Wege empfangenen Eingangssignale mit intern als Ausgangεsi- gnale erzeugten Signalen und geben bei festgestellter Un¬ gleichheit eine entsprechende Fehlermeldung ab.
Die von den Koppelnetzhälften SNO und SNl kommenden ATM-In- formationen werden mit einem Empfangstakt RXCKO bzw. RXCK1 empfangen. Die Verarbeitung der empfangenen ATM-Informationen erfolgt mit einem hiervon unabhängigen nichtsynchronen inter¬ nen Systemtakt SCLK. Mit einer die Verarbeitungseinheiten CTRO und CTR1 querenden gestrichelten Linie ist diese unter- schiedliche Taktbeeinflussung von Empfangsbereich und Sende¬ bereich sowie Verarbeitungsbereich der Verarbeitungskompo¬ nenten veranschaulicht.
Die Signalübernahme von einem Baustein der Verarbeitungskom- ponenten, der unter dem Einfluß des einen Taktsystems steht auf einen vom anderen Taktsystem beeinflußten Baustein kann um eine Taktperiode schwanken. Hierdurch wird ohne besondere Maßnahmen der mikrosynchrone Parallellauf der Verarbeitungs- komponenten gestört, was dazu führt, daß auch der Parallel- lauf der Verarbeitungseinheiten CTRO und CTR1 nicht mehr ge¬ währleistet ist.
Um den mikrosynchronen Parallellauf der Verarbeitungskompo¬ nente sicherzustellen, werden die empfangenen Informationen in hier nicht weiter dargestellter Weise vor ihrer Verarbei¬ tung bzw. entsprechende Verarbeitungsergebnisse vor ihrer Weitergabe zwischengespeichert und die Zeitpunkte der Überga¬ be zur Informationsverarbeitung bzw. der Weitergabe von In¬ formationsergebnissen sämtlicher Verarbeitungskomponenten durch Austausch von Informationssignalen aufeinander aufsyn¬ chronisiert. Im einzelnen wird hierbei so vorgegangen, daß zunächst ein Synchronbetrieb zwischen den Master- und den
Checker-Verarbeitungskomponenten der beiden Verarbeitungsein¬ heiten durch Abgabe eines die Verarbeitungsphase kennzeich¬ nendes, vom internen Systemtakt SCLK abgeleitetes Synchroni¬ siersignal MSO an die jeweilige andere Verarbeitungskomponen- te hergestellt wird, und daß dann durch Austausch von Syn¬ chronisiersignalen RSO auf dem Weg über eine Steuerung LC ein Parallellauf der Verarbeitungskomponenten von Verarbeitungs- einheit zu Verarbeitungseinheit CTRO bzw. CTR1 hergestellt wird.
In Figur 2 ist ein solches Synchronisier-Ausgangssignal MSO dargestellt, das das Synchronisier-Eingangssignal MSI der je¬ weils anderen Verarbeitungskomponente darstellt. Entspre¬ chendes zeigt die Figur 3 für die zwischen den Verarbeitungs- einheiten CTRO und CTR1 ausgetauschten Synchronisier-Aus- gangεsignalen RSO, die Synchronisier-Eingangsεignale der je¬ weils anderen Verarbeitungseinheit sind. Die erwähnten Syn¬ chronisiersignale MSO und RSO stellen, um Ausgangsanschlüsse einzusparen, Multiplexsignale aus Einzelsynchronisiersignalen für quasiparallel betriebene Teile der Verarbeitungskomponen¬ ten dar. Die empfangenen ATM-Informationen können auf dem Weg von den Koppelnetzteilen SNO und SNl zu den Verarbeitungseinheiten CTRO und CTRl in unterschiedlicher Weise von Übertragungsfeh¬ lem betroffen sein. Solche Übertragungsfehler werden von hier nicht dargestellen Überwachungseinrichtungen erkannt mit der Folge, daß die gestörte Information verworfen, also nicht einer Verarbeitung zugeführt wird und daß als entsprechendes Verarbeitungsergebnis eine Leerinformation abgegeben wird.
Der Empfang einer gestörten ATM-Information hat ferner zur Folge, daß die Aussendung eines Synchronisiersignals RSO durch die betroffene Verarbeitungεeinheit an die Partner-Ein¬ heit unterbleibt. Dies hat dort wiederum zur Folge, daß die Partner-Einheit wegen deε Ausbleibens des erwarteten Synchro- nisiersignals obwohl sie eine einwandfreie ATM-Information empfangen hat, diese ebenfalls verwirft, womit verhindert ist, daß die Verarbeitungseinheiten unterschiedliche ATM-In¬ formationen ausεenden.
In einem Betriebεaufnahmeεtadium bzw. Betriebswiederaufnah- meεtadium werden die Wiederholzyklen der Synchroniεierεignale MSO durch ein gemeinεames vom internen Syεtemtakt SCLK abge¬ leitetes Reset-Signal zurückgesetzt.
Damit der im Zusammenhang mit dem Master-Checker-Betrieb durchgeführte bitweise Vergleich der über die Ausgangs- schnittstellenschaltungen TPO und TP1 zu zutreffenden Aussa¬ gen führen kann, müssen auch diese Ausgangsschnittstellen¬ schaltungen bei Betriebsaufnahme oder Betriebswiederaufnahme zurückgesetzt werden. Diese Schnittstellenschaltungen stehen unter dem Einfluß des für die Übertragung ATM-Informationen maßgeblichen Taktes RXCKO bzw. RXCK1. Da aber nur das erwähn¬ te vom internen Systemtakt SCLK abgeleitete Reset-Signal zur Verfügung steht, wird gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfin- düng hier so vorgegangen, daß das Rücksetzen der genannten Ausgangsschnittstellenschaltungen Checkerverarbeitungskompo¬ nente C-ATM30 nicht wie die Masterverarbeitungskomponente M-ATm 30 mit einem auf den Systemtakt beruhenden Resetsignal zurückgestellt wird, obwohl ihr dieses zur Verfügung steht, siehe das Signal Rest-OUT-C in Figur 4, das wegen Enable '0' am Treiber TR jedoch nicht weitergegeben werden kann, sondern mit einem Resetsignal, das vom Ausganssignal abgeleitet ist, das die Master-Verarbeitungskomponente M-ATM30 über ihre Aus¬ gangsschnittstellenschaltung PAD-M an die als Eingang betrie¬ bene Ausgangsschnittstellenschaltung PAD-C der Master-Verar¬ beitungskomponente abgibt, siehe das Signal Reset-IN-M bei C-ATM30 in Fig. 4.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Aufrechterhaltung des mikrosynchronen Paral¬ lellaufs von gedoppelten informationsverarbeitenden Einhei- ten, deren jeweiliger interner Verarbeitungstakt synchron zu¬ einander aber unabhängig von dem Takt ist, mit dem zu verar¬ beitende Informationen empfangen bzw. die Verarbeitungsergeb¬ nisse ausgesendet werden, die jeweils eine Einrichtung zur Fehlerüberwachung der empfangenen Informationen und der aus- zusendenden Informationsergebnisse enthalten, g e k e n n z e i c h n e t durch folgende Merkmale : a) die den Einheiten (CTRO, CTR1) zugeführten Informationen werden vor ihrer Verarbeitung und die entsprechenden Ergeb¬ nisinformationen werden vor ihrer Weitergabe zwischengespei- chert, b) bei Fehlerfreiheit der empfangenen Informationen bzw. der auszusendenden Informationsverarbeitungsergebnisse Empfang einer zu verarbeitenden Information geben die Einheiten je¬ weils ein die entsprechende Verarbeitungsphase kennzeichnen- des vom internen Systemtakt (SCLK) abgeleitetes Synchroni¬ siersignal (RSO) an die Partner-Einheit, auf das der Beginn der dortigen Verarbeitungsphase aufsynchronisiert wird, c) bei Ausbleiben eines Synchronisiersignals von Seiten der Partner-Einheit wird bei der betroffenen Einheit auch im Falle eines ordnungsgemäßen Empfangs einer Information wie beim Empfang einer gestörten Information eine Informations¬ verarbeitung unterbunden bzw. auch bei Vorliegen eines unge¬ störten Informationsverarbeitungsergebnisses stattdessen eine Leerinformation ausgesendet.
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß a) unter der Voraussetzung, daß Verarbeitungskomponenten der Einheiten (CTRO, CTR1) zum Zwecke der Ermittlung von Hard- warefehlern bei der Informationsverarbeitung in einer Master- Checker-Konfiguration zweifach vorhanden sind, bei der die Informationseingänge der Komponenten (M-ATM30, C-ATM30) parallel betrieben werden und die Ausgänge der Checker- Komponente (C-ATM30) als Informationseingänge betrieben wer¬ den, denen die Ausgangssignale der Master-Komponente (M-ATM30) als Eingangssignale zur Durchführung eines Ver- gleichs zugeführt werden, b) vor einem Austausch von Synchronisationssignalen (RSO) zwischen den Einheiten jeweils eine Taktflanken-Synchronisa- tion der Verarbeitungstakte zwischen Master- und Checker-Kom¬ ponente der Einheiten durch Austausch von ebenfalss vom in- ternen Systemtakt abgeleiteten Synchronisationssignalen (MSO) vorgenommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die ausgetauschten Synchronisationssignale (RSO, MSO) Multi¬ plexsignale aus Einzelsynchronisationssignalen für die ein¬ zelnen internen Eingangs- und Ausgangsschnitttstellenschal- tungen sind.
4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in einem Be¬ triebsaufnahmestadium die Wiederholzyklen der von den Verar¬ beitungskomponenten (M-ATM30, C-ATM30) der Einheiten (CTRO, CTR1) abgegebenen gemultiplexten Einzelsynchronisationssi- gnale (MSO) durch ein gemeinsames vom internen Systemtakt (SCLK) abgeleitetes Reset-Signal zurückgesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Ausgangs - schnittstellenschaltungen (PAD-C) der Checkerverarbeitungs- komponenten (C-ATM30) , für die nicht der interne Systemtakt sondern der Empfangs- und Sendetakt maßgeblich ist, bei Feh¬ len eines Resetsignals für dieses Taktsystem durch ein Reset¬ signal zurückgesetzt werden, das die Master-Verarbeitungskom- ponente (M-ATM30) über ihre Ausgangsschnittstellenschaltung (PAD-M)abgibt.
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