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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Betriebsverfahren für
einen Rechner, dessen Zentraleinheit ein Grundbetriebssystem abarbeitet.
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In rechnergesteuerten Steuerungssystemen laufen
auf derselben Zentraleinheit eines Rechners oftmals mehrere Betriebssysteme
ab. Eines der Betriebssysteme, nachfolgend als Grundbetriebssystem
bezeichnet, ist in der Regel ein echtzeitfähiges Betriebssystem, mittels
dessen in Echtzeit Steuerungsaufgaben kontrolliert werden. Ein weiteres
Betriebssystem, nachfolgend als Zusatzbetriebssystem bezeichnet,
ist in der Regel ein nicht echtzeitfähiges sogenanntes Mainstream-Betriebssystem.
Es dient der Kommunikation mit anderen Rechnern sowie mit der Zentraleinheit
zugeordneten Komponenten. Die Komponenten umfassen dabei in der
Regel Eingabe-, Ausgabe- und bidirektionale Resourcen. Eine Eingaberesource
ist beispielsweise die Tastatur, die Maus oder ein Joystick. Eine
Ausgaberesource ist z. B. der Monitor oder ein Drucker. Bidirektionale
Resourcen sind beispielsweise eine Kommunikationsschnittstelle oder
eine Schnittstelle zur Harddisk.
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Im Stand der Technik stehen nach
einem Ausfall des Zusatzbetriebssystems die vom Zusatzbetriebssystem
bedienten Resourcen für
das weiterhin laufende Grundbetriebssystem nicht mehr zur Verfügung. Diese
Resourcen können
aber auch für den
Betrieb des Grundbetriebssystems wichtig sein. Im Stand der Technik
hat der Ausfall des Zusatzbetriebssystems daher zur Folge, dass
der Betrieb des Grundbetriebssystems eingeschränkt ist bzw. aus Sicherheitsgründen eingeschränkt werden
muss, unter Umständen
sogar die gesteuerte Anlage in einen sicheren Zustand überführt und
stillgesetzt werden muss.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, ein Betriebsverfahren für einen Rechner zu schaffen,
bei dem der Weiterbetrieb des Grundbetriebssystems möglich ist.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst,
– dass die
Zentraleinheit im Rahmen der Abarbeitung des Grundbetriebssystems
prüft,
ob eine Resource durch ein von derselben Zentraleinheit quasi-parallel zum
Grundbetriebssystem abgearbeitetes Zusatzbetriebssystem bedienbar
ist,
– dass
bejahendenfalls die Zentraleinheit die Resource vom Zusatzbetriebssystem
aus bedient und
– dass
verneinendenfalls die Zentraleinheit die Resource vom Grundbetriebssystem
aus oder von einem Ergänzungsbetriebssystem
aus bedient.
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Denn dadurch tritt einerseits im
Normalbetrieb keine Belastung des Grundbetriebssystems mit systemfremden
Aufgaben auf. Dennoch kann andererseits bei einem Ausfall des Zusatzbetriebssystems weiterhin
die jeweilige Resource bedient werden.
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Das Grundbetriebssystem ist, wie
bereits erwähnt,
in der Regel ein echtzeitfähiges
Betriebssystem. Das Zusatzbetriebssystem ist hingegen in der Regel
kein echtzeitfähiges
Betriebssystem. Gleiches gilt für
ein etwaiges Ergänzungsbetriebssystem.
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Es ist möglich, dass die Resource eine
Eingaberesource ist. Beispiele derartiger Eingaberesourcen sind
eine Tastatur, eine Maus oder ein Joystick oder auch z.B. eine Warnmeldung
von einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV), dass die Stromversorgung
nicht mehr bzw. nur noch begrenzte Zeit aufrecht erhalten werden
kann.
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Die Resource kann auch eine Ausgaberesource
sein. Beispielsweise kann erfindungsgemäß vom Grundbetriebssystem aus
eine Meldung über den
Monitor des Rechners ausgegeben werden, dass das Zusatzbetriebssystem
ausgefallen ist. Auch können
Meldungen über
Zustände
einer gesteuerten Anlage über
den Monitor ausgegeben werden.
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Die Resource kann auch eine bidirektionale Resource
sein. Beispielsweise kann über
eine Kommunikationsschnittstelle mit anderen Rechnern kommuniziert
werden oder Daten auf der Harddisk des Rechners abgelegt bzw. von
ihr abgerufen werden.
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Wenn die Prüfung, ob ein Bedienen der Resource über das
Zusatzbetriebssystem möglich
ist, resourcenspezifisch erfolgt, arbeitet das Betriebsverfahren
besonders effizient. Denn dann wird das Grundbetriebssystem nur
dann mit dem Bedienen der jeweiligen Resource belastet, wenn das
Zusatzbetriebssystem genau diese Resource nicht bedienen kann.
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Wenn hingegen die Prüfung, ob
ein Bedienen der Resource über
das Zusatzbetriebssystem möglich
ist, resourcenübergreifend
erfolgt, arbeitet das Betriebsverfahren mit möglichst geringem Aufwand. Denn
in diesem Fall sind nicht so viele Einzelprüfungen, nämlich für jede einzelne Resource, erforderlich.
Dies gilt ganz besonders, wenn die Prüfung zusatzbetriebssystemspezifisch
erfolgt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit den Zeichnungen. Dabei zeigen in Prinzipdarstellung
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1 ein
Blockschaltbild eines Rechners und
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2 ein
Ablaufdiagramm.
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Gemäß 1 weist ein Rechner eine – vorzugsweise
nicht redundante – Zentraleinheit 1,
einen Arbeitsspeicher 2 und eine Vielzahl von Schnittstellen 3 bis 8 auf. Über die
Schnittstelle 3 kann die Zentraleinheit 1 z.B.
eine Ausgaberesource 9, hier einen Monitor 9,
bedienen. Über
die Schnittstellen 4 und 5 kann die Zentraleinheit 1 Eingaberesourcen 10 und 11, hier
eine Tastatur 10 und eine Maus 11, bedienen. Anstelle
der Maus 11 könnte
beispielsweise auch ein Joystick bedient werden. Über die
Schnittstelle 6 ist eine Kommunikation mit externen Komponenten 12 und 13 möglich. Die
externen Komponenten 12 und 13 können beispielsweise
eine übergeordnete
Steuereinheit 12 und eine untergeordnete Steuereinheit 13 sein.
Die Komponenten 12 und 13 stellen bidirektionale
Resourcen 12 und 13 dar. Über die Schnittstelle 7 kann
auf eine vom Rechner gesteuerte Einrichtung 14, z. B. eine
Werkzeugmaschine 14, zugegriffen werden. Über die
Schnittstelle 8 schließlich kann
auf eine Festplatte 15 zugegriffen werden. Die gesteuerte
Einrichtung 14 und die Festplatte 15 sind ebenfalls
bidirektionale Resourcen 14, 15.
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Auf der Festplatte 15 sind
mehrere Betriebssysteme 16 bis 18 hinterlegt.
Es handelt sich hierbei zum einen um ein Grundbetriebssystem 16,
zum zweiten um ein Zusatzbetriebssystem 17 und zum dritten
um ein Ergänzungsbetriebssystem 18.
Das Ergänzungsbetriebssystem 18 ist
dabei optional. Die Bezeichnungen der Betriebssysteme 16 bis 18 mit unterschiedlichen
Namen dienen ferner lediglich der Unterscheidung der Betriebssysteme 16 bis 18 voneinander.
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Die Betriebssysteme 16 bis 18 ergänzen sich funktional
gegenseitig. Sie werden von der Zentraleinheit 1 in den
Arbeitsspeicher 2 geladen und quasi-parallel abgearbeitet.
Die Betriebssysteme 16 bis 18 „teilen" sich also die Zentraleinheit 1 und
den Arbeitsspeicher 2. Dies ist in 1 durch gestrichelte Linien angedeutet.
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Das Grundbetriebssystem 16 ist
ein echtzeitfähiges
Betriebssystem, z.B. ein sogenanntes NRK (NRK = Numeric Robotic
Kemel) für
eine SINUMERIK der Fa. Siemens. Mit diesem Betriebssystem 16 wird
die Werkzeugmaschine 14 gesteuert. Das Grundbetriebssystem 16 ist
als Computerprogrammprodukt 16 ausgebildet, mit dem der
Rechner programmiert ist.
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Das Zusatzbetriebssystem 17 und
das Ergänzungsbetriebssystem 18 sind
nicht echtzeitfähige Betriebssysteme 17, 18.
Das Zusatzbetriebssystem 17 ist beispielsweise Windows
NT, das Ergänzungsbetriebssystem 18 Unix.
Die nicht echtzeitfähigen Betriebssysteme 17, 18 – insbesondere
das Zusatzbetriebssystem 17 – bedienen also insbesondere
die Schnittstellen 3 bis 5, die der Kommunikation
mit einem Anwender dienen.
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Im Rahmen der Abarbeitung des Grundbetriebssystems 16 führt der
Rechner ein Betriebsverfahren aus, das nachfolgend in Verbindung
mit 2 näher beschrieben
wird. Die gesamte in Verbindung mit 2 beschriebe
Schrittfolge wird dabei im Rahmen der Abarbeitung des Grundbetriebssystems 16 ausgeführt.
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Gemäß 2 führt
die Zentraleinheit 1 in einem Schritt 21 Steuerungsaufgaben
aus. Im Rahmen des Schrittes 21 greift sie dabei insbesondere über die
Schnittstelle 7 auf die gesteuerte Einrichtung 14 zu.
Die Schnittstelle 7 wird also bereits im Normalbetrieb
des Rechners vom Grundbetriebssystem 17 bedient.
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Im Schritt 22 tritt eine Bedienanforderung
für eine
der Resourcen 9 bis 13 oder 15 auf. Die
Bedienanforderung kann also wahlweise für eine Eingaberesource 10, 11,
eine Ausgaberesource 9 oder eine bidirektionale Resource 12, 13, 15 bestimmt
sein.
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Die Zentraleinheit 1 prüft daher
in einem Schritt 23, ob die betreffende Resource 9 bis 13, 15 durch
das Zusatzbetriebssystem 17 bedienbar ist. Die Prüfung kann
beispielsweise dadurch erfolgen, dass überprüft wird, ob das Zusatzbetriebssystem 17 sich
in einer Ausfallroutine befindet. Insbesondere bei Windows NT ist
die Adresse der Ausfallroutine bekannt. Somit kann ein Ausfall des
Zusatzbetriebssystems 17 erkannt werden und an das Grundbetriebssystem 16 weitergegeben
werden. Es sind aber auch andere Überwachungsmöglichkeiten
denk bar. Beispielsweise kann der Rechner einen Watchdog 19 aufweisen,
der vom Zusatzbetriebssystem 17 regelmäßig zurückgesetzt wird. Ein Ablaufen
des Watchdogs 19 korrespondiert dann mit dem Ausfall des
Zusatzbetriebssystems 17.
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Wenn im Schritt 23 ermittelt wurde,
dass das Zusatzbetriebssystem 17 ordnungsgemäß abläuft, ist die
zu bedienende Resource 9 bis 13, 15 vom
Zusatzbetriebssystem 17 aus bedienbar. In diesem Fall wird
in einem Schritt 24 die Bedienaufforderung an das Zusatzbetriebssystem 17 übergeben
und von diesem ausgeführt.
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Wenn die Prüfung im Schritt 23 hingegen
ergeben hat, dass das Zusatzbetriebssystem 17 die Resource 9 bis 13, 15 nicht
bedienen kann, wird die Resource 9 bis 13, 15 in
einem Schritt 25 vom Grundbetriebssystem 16 selbst bedient.
Falls, wie vorliegend der Fall, das Ergänzungsbetriebssystem 18 die Resource 9 bis 13, 15 bedienen
kann, kann die Bedienanforderung in einem Schritt 26 auch an das
Ergänzungsbetriebssystem 18 übergeben
und von diesem ausgeführt
werden. Dies ist in 2 gestrichelt angedeutet.
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Bei dem oben stehend in Verbindung
mit 2 beschriebenen
Betriebsverfahren erfolgt die Prüfung,
ob ein Bedienen der Resource 9 bis 13, 15 über das
Zusatzbetriebssystem 17 möglich ist, resourcenübergreifend,
nämlich
sogar betriebssystemspezifisch. Es ist aber ohne weiteres auch möglich, das
Verfahren derart zu modifizieren, dass die Prüfung resourcenspezifisch, also
für jede
Resource 9 bis 13, 15 einzeln, erfolgt.
Insbesondere kann z. B. bei jeder Bedienanforderung zunächst das
Zusatzbetriebssystem 17 mit dem Bedienen der jeweiligen
Resource 9 bis 13, 15 beauftragt werden
und dann vom Grundbetriebssystem 16 eine Wartezeit abgewartet werden.
Führt das
Zusatzbetriebssystem 17 die Bedienanforderung aus, kann
es offensichtlich die Resource 9 bis 13, 15 bedienen.
Läuft hingegen
die Wartezeit ab, ohne dass das Zusatzbetriebssystem 17 die
Resource 9 bis 13, 15 bedient hat, inter pretiert dies
das Grundbetriebssystem 16 dahingehend, dass das Zusatzbetriebssystem 17 die
Resource 9 bis 13, 15 nicht bedienen
kann. In diesem Fall führt es
nach Ablauf der Wartezeit die Bedienanforderung selbst aus bzw.
gibt sie zunächst
an das Ergänzungsbetriebssystem 18 weiter.
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Mittels des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens
ist somit auf einfache Weise eine Fortsetzung des Betriebs des Grundbetriebssystems 16 möglich, obwohl
das Zusatzbetriebssystem 17 – nicht die Zentraleinheit 1 selbst – ganz oder
teilweise ausgefallen ist. Hierdurch kann insbesondere auch ein Verdrahtungsaufwand
verringert werden. Denn beispielsweise muss eine Eingaberesource
einer unterbrechungsfreien Stromversorgung nicht mehr – über einen
Eingang der Schnittstelle 7 – sowohl dem Grundbetriebssystem 16 als
auch dem Zusatzbetriebssystem 17 zugänglich sein. Vielmehr reicht
es aus, wenn die Eingaberesource im Regelfall nur vom Zusatzbetriebssystem 17 abgefragt
wird und nur bei Ausfall des Zusatzbetriebssystems 17 eine
Abfrage durch das Ergänzungsbetriebssystem 18 und/oder das
Grundbetriebssystem 16 möglich ist.