DE2430693A1 - Schnittstellenschaltung fuer den anschluss einer satelliten-datenverarbeitungsanlage an einen datenuebertragungskanal - Google Patents

Description

BÖbliiigen, den 21. Juni 1974 : ru/se

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: BC 972 004

Schnittstellenschaltung für den Anschluß einer Satelliten-Datenverarbeitungsanlage an einen Datenübertragungskanal

Die Erfindung betrifft eine Schnittstellenschaltung oder Anschlußschaltung für eine als Satellitenstation arbeitende Datenverarbeitungsanlage, die mit einer zentralen Datenverarbeitungsanlage über einen Datenübertragungskanal zusammenarbeitet, insbesondere für Datenverarbeitungsanlagen mit mehreren Zentraleinheiten, die unabhängig voneinander Daten verarbeiten können. Vorzugsweise betriff t die Erfindung eine Datenverarbeitungsanlage allgemein, bei der eine zentrale Verarbeitungseinheit mit einem sogenannten intelligenten Untersystem oder einem Satellitenrechner zusammenarbeitet , der für sich selbst bereits Daten verarbeiten kann und in der Weise mit der Zentraleinheit zusammenarbeitet, daß dem Sateliitenrechner, gesteuert durch die Zentraleinheit, Datenverarbeitungsaufgaben zugewiesen werden können. Zwar ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sie ist jedoch insbesondere für die Da tenerfassung und Prozeßsteuerung durch ein Satellitensystem unter der Steuerung einer davon getrennten Datenverarbeitungsanlage geeignet.

Man hat bereits frühzeitig bei der Entwicklung von datenverarbeitenden Anlagen erkannt, daß die Steuerung der Eingabe/Ausgabe bzw. von Eingabe/Äusgabe-Vorrichtungen eine Zentraleinheit oder CPU übermäßig mit Beschlag belegen kann. Man hat daher große Anstrengungen bei der Entwicklung von Datenverarbeitungsanlagen darauf

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konzentriert, daß man die Zentraleinheit von den verschiedenen Steuerfunktionen für Eingabe/Ausgäbe entlastete, so daß sich die Zentraleinheit immer nur dann mit den Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen befassen mußte, wenn Daten durch die Zentraleinheit nach den Eingabe/Ausgabe-Vorrichtunge'n oder von diesen nach der Zentraleinheit zu übertragen waren. D.h. man hat erkannt, daß es einen erheblichen Zeitverlust darstellt, wenn die Zentraleinheit unbeschäftigt ist, während die verschiedenen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen ihre ihnen zugeordneten Aufgaben durchführen. Man hat daher verschiedene Anordnungen und Einrichtungen für eine unabhängige Verarbeitung der E/A-Vorgänge entwickelt, so daß die Zentraleinheit entlastet werden kann und ihre verschiedenen anderen Aufgaben durchzuführen in der Lage ist. Eine wesentliche Entwicklungsstufe in dieser Richtung sind die sogenannten Kanäle, die auf Anforderung durch die Zentraleinheit die verschiedenen Verwaltungsfunktionen mit den E/A-Vorrichtungen, als auch die übertragung der verschiedenen Befehle, Steuersignale und den Datenaustausch zwischen der Zentraleinheit und den E/A-Einrichtungen überwachen und steuern. Dabei sind innerhalb der Kanäle auch besondere Datenspeicher für eine Aufzeichnung des Betriebszustandes dieser Vorrichtungen vorgesehen. Insbesondere haben einige dieser Kanäle den Hauptspeicher der Zentraleinheit für solche Funktionen benutzt und andere haben sowohl einen Speicher innerhalb des Kanals als auch den Hauptspeicher benutzt. Viele dieser Kanäle benutzen das unter dem Namen "Cyclestealing" bekannte Verfahren für die Übertragung zwischen der Zentraleinheit und den E/A-Vorrichtungen .

Ein Beispiel eines solchen Kanals wird im IBM System/360 oder in der IBM System/360 E/A-Schnittstelle für die Übertragung zwischen Zentraleinheiten und E/A-Vorrichtungen, wie z.B. Steuereinheiten benutzt. Die bei diesen IBM-Anlagen benutzten Kanäle und insbesondere der Selektorkanal bieten eine Reihe von Steuermöglichkeiten für die verschiedenen möglichen Systemkonfigurationen an. Beispielsweise können Steuerbefehle von der Zentraleinheit ausgehen und über den Prozessor an eine E/A-Vorrichtung übertragen werden, die dann eine

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bestimmte Aufgabe durchführt. Die E/A-Vorrichtung gibt dann an den Kanal ein Signal "Kanalende" ab, wodurch dem Kanal mitgeteilt wird, daß der Befehl aufgenommen wurde, so daß der Kanal nunmehr andere E/A-Schnittstellenfunktionen durchführen kann, falls dies erforderlich ist. Am Ende der durch den Steuerbefehl definierten Aufgabe wird die Durchführung der Aufgabe durch·ein Signal "Vorrichtung-Ende" angezeigt, das der Kanal aufnimmt und eine Programmunterbrechung nach der Zentraleinheit durchschaltet und damit die Zentraleinheit informiert, daß die durch den Steuerbefehl definierte Aufgabe durchgeführt ist. Die Signale "Kanalende (CE) und E/A-Ende (DE) werden für eine bestimmte E/A-Vorrichtung durch die Einstellung bestimmter Bitpositionen in dem entsprechenden Statusregister für die Übertragung an den Kanal dargestellt. Der Kanal erkennt also ein Signal "Vorrichtung-Ende" von einer E/A-Einheit, das generell eine Unterbrechung der Zentraleinheit erfordert, um dieser mitzuteilen, daß die Aufgabe durchgeführt ist.

Die bestehenden Kanäle gestatten in gleicher Weise die Datenübertragung nach einer angeschlossenen Vorrichtung durch Verwendung eines Schreibbefehls. Der Kanal überwacht dabei die zu übertragenden Datenmengen und hält vom Beginn des Schreibbefehls bis zum Ende der Datenübertragung die Verbindung mit der angeschlossenen Vorrichtung aufrecht. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Impulsfolge "Vorrichtung-Ende" eingeleitet, durch die die Zentraleinheit darüber in Kenntnis gesetzt wird, daß die Datenübertragung beendet ist und zwar durch eine Unterbrechung in Richtung Zentraleinheit. Somit ist es also möglich geworden, vollständige Datenverarbeitungsaufgaben für eine Verarbeitung durch eine angeschlossene Vorrichtung zu übertragen, die selbst eine eigene Zentraleinheit sein kann. In der US-Patentschrift 3 462 741 der Anmelderin ist eine Anordnung zur übertragung arithmetischer Datenverarbeitungsprobleme an einen getrennten Prozessor in einer Anordnung mit mehreren Zentraleinheiten beschrieben. Auf die Übertragung des zu bearbeitenden Problems an den peripheren Prozessor folgt unmittelbar eine Unterbrechung an die Zentraleinheit, durch die das

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Ende dieser Übertragung angezeigt wird. Die nachfolgende Beendigung der Berechnung durch den peripheren Prozessor bewirkt eine Information an die Zentraleinheit unter Verwendung von einer Unterbrechungssignalfolge.

Bei diesen bekannten Anordnungen enthält die Hauptzentraleinheit Einrichtungen und Hilfsprogramme, um diese Unterbrechungssignale verarbeiten zu können. Man hat versucht, die durch diese Unterbrechungen verursachten Zeitverluste in der Zentraleinheit dadurch zu verringern, daß man Befehle miteinander verkettete. Dabei kann in Verbindung mit der Erzeugung eines Befehls von der Hauptzentraleinheit ein besonderes Bit eingesetzt werden, das dem Kanal anzeigt, daß in Anschluß an einen gegebenen Befehl ein weiterer Befehl von der Hauptzentraleinheit abgerufen werden soll, ohne daß noch einmal eine gesamte Unterbrechung durchlaufen v/erden muß. Damit kann aber die Hauptzentraleinheit eine ganze Reihe von durch die E/A-Vorrichtungen auszuführender und zu verarbeitender Datenverarbeitungsprobleme definieren, ohne daß für jeden zu übertragenden Befehl eine Unterbrechung erforderlich ist.

Man versteht natürlich, daß das Problem des Zeitverlustes durch Programmunterbrechungen bei der Hauptzentraleinheit insbesondere dann schwerwiegend ist, wenn viele intelligente Unter- oder Satellitensysteme durch die HauptZentraleinheit gesteuert werden. D. h. jede bei der HauptZentraleinheit eintreffende Anforderung einer Programmunterbrechung benötigt eine ganz bestimmte Zeit und verschiedene Verwaltungsfunktionen müssen innerhalb der Hauptzentraleinheit durchgeführt werden. Wenn eine solche Zentraleinheit mit einer großen Anzahl intelligenter Satellitensysteme zusammenarbeitet, die jeweils beispielsweise eine Datenverarbeitungsanalge IBM System/7 sein kann, dann wird die bei der Hauptzentraleinheit durch Behandlung solcher Programmunterbrechungen verlorene Zeit sich selstverständlich aufaddieren und wird prohibitiv, wenn das System für Prozeßsteuerung eingesetzt werden soll.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine neue Schnittstellenschal-

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tung zwischen mehreren Datenverarbeitungsanlagen zu schaffen, die in der Weise aufgebaut ist, daß möglichst wenig Programmunterbrechungsaufforderungen an die HauptZentraleinheit abgegeben werden.

Dies soll insbesondere durch eine neuartige Schnittstellenschaltung erreicht werden, mit deren Hilfe feststellbar ist, daß eine bestimmte Aufgabe etwa in der Weise durchzuführen ist, daß dabei die Anzahl der an die Hauptzentraleinheit gerichteten Programmunterbrechüngsanforderungen möglichst klein gehalten wird. Vorzugsweise soll es sich dabei um eine mit einer größeren Anzahl von Zentraleinheiten ausgestattete Anlage handeln, bei der die Hauptzentraleinheit selektiv und asynchron die Schnittstelle zwischen Kanal und intelligentem Satellitensystem überwachen kann.

Die erfinderischen Lösungsmerkmale sind in den beigefügten Patentansprüchen im einzelnen aufgeführt.

Die vorliegende Erfindung schafft eine neuartige Schnittstellenschaltung zwischen einem intelligenten Untersystem und dem Kanal einer Hauptzentraleinheit, durch welche die- im Programm der Hauptzenträielnheit durchzuführenden Unterbrechungen ganz beträchtlich verringert werden. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Erkennen des Auftretens einer ganz bestimmten Art von Steuerbefehl, die im folgenden als Steuersensorbefehl bezeichnet werden soll, aus dem zu erkennen ist, daß eine, eine bestimmte Datenverarbeitungsaufgabe kennzeichnende Datenmenge unmittelbar übertragen werden soll. Diese Einrichtung stellt ferner fest, daß das Ende dieser Übertragung die Erzeugung eines Signals "Kanalende" mit einer Verzögerung in dem Ansprechen auf das Kanalende zur Folge haben nuß, bis zu dem Zeitpunkt, da die Datenverarbeitungsaufgabe abgearbeitet ist. Dadurch wird es möglich, daß der Kanal für weiteren Datenaustausch mit E/A-Einheiten während der Ausführung der durch die den übertragenden Datenbestand definierten Aufgabe zur Verfügung steht, während gleichzeitig für den Kanal die Notwendigkeit entfällt, nach Beendigung der Übertragung der zu

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bearbeitenden Aufgabe die Zentraleinheit mit einer Anforderung zur Bedienung einer Programmunterbrechung anzusteuern. Die Einrichtung an der üntersystemschnittstelle kann dann, wenn sie ein Signal "Vorrichtung-Ende" am Ende der Verarbeitung dieser Aufgabe erzeugt, die Verarbeitung dieser Daten betreffende Daten zur Verfügung stellen,- so daß durch Befehlsverknüpfung diese Daten nach der Hauptzentraleinheit übertragen werden können. Nach dem Lesen dieser Daten liefert das vom Untersystem abgegebene Signal "Vorrichtung-Ende" eine einzige, an die Zentraleinheit gerichtete ünterbrechungsanforderung, d.h. zwischen der ursprünglichen Erzeugung des Steuersensorbefehls und dem zur Verfügungsstellen der Daten der fertig verarbeiteten Aufgabe wird keine weitere Unterbrechung erzeugt. Demgemäß ist es mit einer Schnittstellenschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit einem programmierbaren Satellitensystem zusammenarbeitet, für die Hauptzentraleinheit möglich, die asynchron arbeitende Schnittstelle zwischen dem Kanal der Hauptzentraleinheit und dem Satellitensystem über eine Programmauswahl bei der Hauptzentraleinheit zu steuern.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fiy. 1 ganz allgemein ein Blockschaltbild einer Aus

führungsform der vorliegenden Erfindung in einer mit mehreren Prozessoren ausgestatteten Daten verarbeitungsanlage und

Fig. 2 die logischen Schaltungen der Schnittstelle in

Fig. 1 im einzelnen.

Fig, J und 4 Datenflußdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise von bekannten Systemen bzw. dem System gemäß der Erfindung.

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Die in Fig. 1 dargestellte Datenverarbeitungsanlage 10 kann beispielsweise ein IBM System/360 oder ein IBM System/370 mit einer Zentraleinheit 12, einem Hauptspeicher 14 und einem Eingabe/Ausgabekanal 16 sein. Der Kanal 16 kann verschiedene E/A-Operationen verarbeiten und steht mit der E/A-Schnittstelle 18 in Verbindung, v/ie sie verschiedentlich schon in der IBM Systemliteratur beschrieben worden sind.

Die E/A-Schnittstelle 18 kann mit einer Anzahl verschiedener Datenverarbeitungseinrichtungen, wie z.B. einer Zentraleinheit eines Satellitenrechners· 20 verbunden sein, der beispielsweise ein IBM System/7 sein kann und die eine Schnittstellenschaltung oder Anpaßschaltung 25 enthält. Der Satellitenrechner 20 kann dabei seine eigenen Programme über eine eigene Zentraleinheit 22 und seinen eigenen Hauptspeicher 24 verarbeiten. Der Satellitenrechner 20 enthält auch einen eigenen E/A--Kanal 26, der den Datenaustausch mit einer E/A-Schnittstelle 28 steuert, an der eine oder mehrere E/A-Vorrichtungen angeschlossen sind. Für Datenerfassung -und Prozeßsteuerung, wie sie beispielsweise mit einem IBM System/7 durchgeführt werden können, können an der E/A-Schnittstelle 28 die verschiedensten Funktionen angeschlossen sein, d. h., E/A Einheiten für digitale Daten, für. analoge Daten und die verschiedensten Unterfunktionen und/oder deren Kombinationen.

Das Hauptdatenverarbeitungssystem 10 hat gewöhnlich eine größere Speicherkapazität und .eine größere Datenverarbeitungskapazität als der Satellitenrechner 20. Das Hauptsystem 10 hält in seinem Hauptspeicher eines oder mehrerer bestimmter Programme, die durch den Satellitenrechner 20 ausgeführt v/erden sollen. Tatsächlich wird das Hauptsystem 10 häufig eine große Anzahl bestimmter Programraierungsäufgaben enthalten, die durch eine Anzahl von ünter-■ systemen oder Satellitenrechner, väe z.B. 20, ausgeführt werden sollen, die alle eingabe/ausgabemäßig an einer oder mehreren Schnittstellen, wie die Schnittstelle 18 angeschlossen sind. Das Hauptsystem 10 überträgt diese DV-Probleme an den Satellitenrechner 20, das die genau bezeichneten Operationen, einschließlich logischer Datenverarbeitung und Datenmanipulationen durchführt,

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worauf der Satellitenrechner häufig die Ergebnisse dieser Progranunverarbeitung an die HauptZentraleinheit zurücküberträgt. Verfahren und Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglichen es jedoch, die zeitliche Verzögerung und die ungenützte Zeit im Hauptsystem 10 im Anschluß an die asynchrone Beendigung einer Programmverarbeitung eines Satellitenrechners wesentlich zu verkürzen. Ein intelligenter Satellitenrechner soll für die Zwecke der Beschreibung einen Prozessor, wie z.B. das IBM System/7 enthalten, der über eine E/A-Schnittstelle 18 mit einem Standardkanal 16 verbunden ist. Die vorliegende Erfindung betrifft dabei viele Anwendungen eines solchen Satellitenrechners und betrifft Verbesserungen der Daten- und Informationsübertratung zwischen Hauptzentraleinheit und Zentraleinheit des Satellitenrechners 20.

Die Programme in der Hauptzentraleinheit 10 fordern häufig, daß der Satellitenrechner 20 ein Programm durchführt, das entweder im Speicher 24 des Satellitenrechners liegt, oder als Teil der Operation in den Speicher 24 des Satellitenrechners geladen und anschließend ausgeführt wird. Nach Beendigung der Operation benachrichtigt der Satellitenrechner 20 die Hauptzentraleinheit 10 über die E/A-Schnittstelle 18 und dem Kanal 16, jeweils die Hauptzentraleinheit, die Ergebnisse der Programmdurchführung im Satellitenrechner 20 übernehmen und anschließend verwenden kann. Damit diese Ergebnisse der Hauptzentraleinheit 10 so rasch als möglich nach der Entscheidung, sich der Satellitenzentraleinheit zu bedienen, bei der Hauptzentraleinheit wieder zur Verfügung stehen, müssen die Anzahl der Durchläufe durch das E/A-Überwachungsprogramm und die Programmierung des Betriebssystems innerhalb der Hauptzentraleinheit IO beachtet werden. Mit bisher bekannten Anordnungen in Satellitenrechnern 20 in Verbindung mit der Tatsache, daß die Satellitenzentraleinheit häufig für eine bestimmte Aufgabe vorgesehen und optimal auf die Abarbeitung der dabei anfallenden Aufgaben eingerichtet ist, können Verzögerungen in der Hauptzentraleinheit 10 die Ansprechgeschwindigkeit und die Informationsübertragung zwischen diesen

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Systemen stark beeinträchtigen.

Um die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile zu erläutern, ist in Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Operationen dargestellt, die zwischen Hauptzentraleinheit 10, dem Kanal 16, der Schnittstelle 18 und dem Satellitenrechner 20 gemäß dem Stand der Technik durchgeführt werden. Die Befehlsverarbeitung in der Hauptzentraleinheit IO ist auf der linken Seite sowohl für das E/A-überwachungsprogramm und das Benutzerprogramm in der Zentraleinheit 10 dargestellt. Die im Kanal 16 durchgeführten Operationen sind in .der Mitte gezeigt, während die im Satellitensystem 20 durchgeführten Operationen auf der rechten Seite gezeigt sind.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen, zeigt das Benutzerprogramm, wenn eine bestimmte Operation durch das Satellitensystem durchgeführt werden soll, dies dadurch an, daß ein SVC-Befehl (supervisor call) abgegeben wird, der die Ausführung eines E/A-Befehls anfordert. Dieser E/A-Befehl führt letzlich zu der übertragung eines Programms an den Speicher 24 des Satellitensystems, wenn das Programm nicht bereits dort eingespeichert ist*und leitet die Verarbeitung dieses Programms ein. Jeder der Sterne in den Fign. 3 und 4 zeigt Durchläufe im Supervisorprogramm der Hauptzentraleinheit an. Das Supervisorprogramm spricht auf den Befehl SCV an und.liefert einen Start E/A-Befehl, worauf der'Kanal, wenn ein Datenübertragungsbefehl spezifiziert wurde, das erste Kanalsteuerwort CCWl verarbeitet, das diesen Befehl enthält. In diesem Fall zeigt der Befehl an, daß die Daten durch den Kanal 16 an das Satellitensystem 20 übertragen werden sollen.

Unmittelbar nach Ende der Datenübertragung überträgt das Satellitensystem ein Signal "Kanalende" (CE) und ein weiteres Signal "Vprrichtungeride" (DE) an den Kanal 16, der es an das E/A-Supervisorprogramm IOS weiterleitet, der diese Programmunterbrechung durchführt und gleichzeitig den Empfang von Kanalende und Vorrichtungende bestätigt. Das zeigt dem Benutzer an, daß die übertragung abgeschlossen ist. Das Benutzerprogramm läuft in seinen

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logischen Wartezustand ein, wodurch die Hauptzentraleinheit IO für die Verarbeitung anderer Daten freigegeben wird. Gleichseitig beginnt das Satellitensystem mit der Verarbeitung des dorthin übertragenen Programms. Wie beispielsweise in Fig. 3 zu sehen, kann dieses Programm darin bestehen, 100 analoge Eingangswerte an 100 Analog-Eingabe-Punkten oder A/I-Punkten abzulesen. Nachdem die an den 100 A/I-Punkten vorhandenen Daten gelesen sind, gelangen sie in den Pufferspeicherbereich im Hauptspeicher 24 des Satellitensystems 20 und es wird eine Hinweisbedingung im Satellitensystem 20 erzeugt, aus der sich ein Hinweis für eine Programmunterbrechung ergibt, der über Kanal 16 nach der Zentraleinheit IO übertragen wird. Das E/A-Supervisorprogramm behandelt dann diese Programmunterbrechung und macht das Benutzerprogramm darauf aufmerksam und diese Programmunterbrechung durchläuft ebenfalls den E/A-Supervisor, der das Benutzerprogramm aus seinem logischen Wartezustand ent- · läßt. Das Benutzerprogramm gibt daraufhin einen weiteren SCV-Befehl ab, worauf das Supervisorprogramm die Ergebnisse der Programmverarbeitung in dem Satellitensystem liest. Somit bewirkt der zweite, vom Benutzerprogramm ausgehende SVC-Befehl und der zweite Start E/A-Befehl, der vom Supervisorprogramm ausgeht, daß der Kanal das zweite Kanalsteuerwort CCW2 verarbeitet und die Daten vom Satellitensystem nach der Hauptzentraleinheit 10 überträgt. Am Ende dieser Übertragung werden die Signale "Kanalende" (CE) und "Vorrichtungende" (DE) wiederum als Programmunterbrechungen vom Satellitensystem 20 über Kanal 16 nach der Hauptzentraleinheit 10 übertragen, wobei das E/A-Supervisorprogramm diese Programmunterbrechung wieder durchführt. Es sei darauf verwiesen, daß das Kanalsteuerwort CCWl die Ausführung eines Schreibsteuerbefehlswortes erfordert, während das Kanalsteuerwort CCW2 einen Befehl zum Lesen von Daten enthält. Nachdem die Datenübertragung abgeschlossen ist, stehen dann diese Daten dem Benutzerprogramm für eine weitere Verarbeitung zur Verfügung. Man sieht, daß fünf verschiedene Durchläufe durch das E/A-Supervisorprogramm erforderlich waren, davon drei für eine Programmunterbrechung.

Die vorliegende Erfindung macht mit großem Erfolg von einem

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neuartigen Steuerbefehl Gebrauch, der hier als Steuersensorbefehl bezeichnet werden soll. Die Verwendung dieses Befehls ist in dem Flußdiagramm der Fig. 4 dargestellt. Dabei ist die Befehlsverarbeitung für das Supervisorprogramm und das Benutzerprogramm auf der linkeil Seite dargestellt, während die Tätigkeit des Kanals 16 in der Mitte und die des Satellitensystems 2O auf der rechten Seite im gleichen Format, wie in Fig. 3 dargestellt sind. Wie zuvor erwähnt, erzeugt das Benutzerprogramm einen Supervisorcäll- oder SVC-Befehl, der bewirkt, daß der E/A-Supervisor einen E/A-Startbefehl abgibt, dieses Mal jedoch mit dem zuvor erwähnten Steuersensorbefehl. Der Steuersensorbefehl tritt am Kanal 16 als eine Art Befehl auf, dem eine Datenübertragung zugeordnet ist und somit führt der Kanal das KanalSteuerwort CCWl in der Weise aus, daß die Steuerinformation an das Satellitensystem 20 übertragen wird. Wie in Fig. 3 wird auch in Fig. 4 im Datenflußdiagramm angenommen, daß das auszuführende Programm nicht im Satellitensystem 20 resident ist, sondern dorthin übertragen werden muß. Ist die Datenübertragung des Programms nach dem Satellitensystem 20 beendet, dann erkennt die Satellitenanpassungsschaltung 25 das Auftreten des Steuersensorbefehls und gibt daher nur das Signal "Känalende" (CE) an den Kanal 16 ab. Dadurch wird der Kanal 16 freigegeben, so daß er die Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenschaitung für andere E/A-Vorrichtungen bedienen kann, obgleich der Kanal gleichzeitig eine Information über die im Satellitensystem 20 ablaufende Aktivität speichert. Die Darstellung der Fig. unterstellt, daß Befehlsverkettung im UrSprungsprogramm durch den Supervisor angezeigt worden ist, doch ist das Ansprechverhalten des Kanals auf ein Signal "Kanalende" das gleiche, unabhängig davon ob Befehlsverkettung vorgenommen werden soll oder nicht. D. h. es wird keine Programmunterbrechung an die HauptZentraleinheit abgegeben, bevor nicht ein Signal "Vorrichtungende" (DE) aufgenommen und keine Befehlsverkettung vorgesehen ist. Da das Satellitensystem aber nach der Übertragung der Steuerinformation nur ein Signal '"Kanalende" (CE) abgegeben hat, braucht der Kanal nicht mehr weiter tätig zu werden. Außerdem wird das Benutzerprogramm in seinen logischen Wartestand versetzt und die Hauptzentraleinheit 10

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kann, genauso wie der Kanal 16 andere Aufgaben ausführen. Das Satellitensystem 2O verarbeitet dann das Programm, das beispielsweise das gleiche Programm sein könnte wie in Fig. 3, nämlich das Lesen der an 100 Analogeingabepunkten vorhandenen Daten über die Schnittstellenschaltung 28.

Wenn dann das Programm durch das Satellitensystem 20 abgearbeitet ist, dann wird dies durch Erzeugung eines Signals "Vorrichtung-Ende" (DE) als Statusbedingung durch die Satellitenanpaßschaltung an den Kanal 16 abgegeben. Das Auftreten dieses Signals am Kanal 16 ist hier unter der Annahme dargestellt, daß ursprünglich Befehlsverkettung angezeigt war. Daher wird der Kanal 16 fortfahren, das Programm mit dem zweiten Kanalsteuerwort CCW2 abzuarbeiten, das angibt, daß die im Satellitensystem 20 vorhandenen Daten nach der Hauptzentraleinheit 10 zu übertragen sind. Der Kanal 16 fährt dann mit dem Austausch von Daten vom Hauptspeicher 24 des Satellitensystems nach dem Hauptspeicher 14 der Hauptzentraleinheit fort, Diese Daten wären beispielsweise das Ergebnis der Verarbeitung des Programms im Satellitensystem 20, beispielsweise die Analog-Digitalumsetzung der an 1OO Überwachungspunkten abgelesenen analogen Daten. Wenn die Übertragung der Daten nach dem Hauptspeicher 14 abgeschlossen ist/ dann überträgt Kanal 16 die Signale "Kanalende" und "Vorrichtungende" als Programmunterbrechung nach dem E/A-Supervisor. Der E/A-Supervisor behandelt diese Programmunterbrechung in der Weise, daß diese Signale an das Benutzerprogramm übertragen werden, das daraufhin die vom Satellitensystem 20 aufgenommenen Daten verarbeiten kann. Man sieht, daß hierbei nur zwei Durchläufe durch das E/A-Supervisorprogramm erforderlich sind, wie dies durch die in Fig. 4 mit einem Stern versehenen Befehle angedeutet ist und daß nur eine Programmunterbrechung bearbeitet werden muß. Somit zeigt ein Vergleich zwischen Fign. 3 und 4 graphisch die Art und Weise, in der die vorliegende Erfindung das Ansprechverhalten des Gesamtsystems wesentlich verbessert und auch die bisher so zeitaufwendige zusätzliche Beanspruchung der Hauptzentraleinheit 10 stark verringert. In beiden Fällen wurde durch das Satellitensystem 20 genau das gleiche

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Programm verarbeitet und dem Benutzerprogramm in der Hauptzentraleinheit 10 standen nachher genau die gleichen Daten zur Verfügung. Die Ablauffolge der Fig. 3 entspricht etwa der Lehre der zuvor erwähnten US-Patentschrift 3 .462 741 sowie auch anderen mit mehreren Prozessoren über einen Kanal arbeitende Systeme. Es sei darauf verwiesen, daß das Auftreten eines von einem Untersystem in einem Kanal einlaufenden Signals "Vorrichtungende" immer bei dem Kanal entweder eine Rückkehr zum E/A-Supervisorprogramm oder, ein Fortschreiten zum nächsten Kanalsteuerwort CCW zur Folge hat, wenn eine Befehlsverkettung vorgegeben war. Somit kann also bei Systemen, gemäß dem Stande der Technik die einleitende Datenübertragung zunächst nicht mit einer Befehlsverkettung verbunden werden, da der Kanal, wenn das Satellitensystem am Ende der Datenübertragung die Signale "Kanalende" und "Vorrichtungende" abgibt,, unmittelbar damit fortfährt, den nächsten Befehl auszuführen, wenn Befehlsverkettung gefordert ist. Das würde in den dargestellten Beispielen bedeuten, daß der Kanal unmittelbar versuchen würde, die aus der Befehlsverarbeitung durch das.Untersystem sich ergebenden Daten zu lesen, bevor das Untersystem noch mit einer solchen Befehlsverarbeitung angefangen *hat. Deshalb ist es erforderlich, daß die Systeme, gemäß dem Stand der Technik nach der Datenübertragung die Signale "Kanalende" und "Vorrichtungende" abgeben und keine weitere Operation durch den Kanal zulassen, bis eine Programmunterbrechung am Programmende durch das Untersystem erzeugt worden ist.

Fig. 2 zeigt im einzelnen die Satellitenanpaßschaltung 25 in einer Ausfuhrungsform der Erfindung. Die E/A-Trennstelle 18 zum Kanal 16 enthält eine Ausgangsleitung 30, E/A-Signalleitungen 39 und eine Eingangsleitung 50. Die drei zuletzt genannten Leitungen bestehen in Wirklichkeit aus einer größeren Anzahl von einzelnen Leitungen. Die HauptZentraleinheit 10 wählt, wie bisher, einen bestimmten Satellitenrechner dadurch aus, daß dessen Adresse auf die Ausgangsleitung 30 gegeben wird. Der Satellitensrechner 20 erkennt diese Adresse im Adreßvergleicher 31, der die Steuerlogik und Taktschaltung 33^ansteuert und über den Arbeitsbeginn

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informiert. Der Befehlsdecodierer 32 identifiziert, daß dieser bestimmte Befehl an den adressierten Satellitenrechner 20 gerichtet ist und stellt die Steuerlogik für die so identifizierte Funktion ein. Die Steuerlogik in Fig. 2 ist zwar so dargestellt, daß sie hier nur den Steuersensorbefehl gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet, man sieht jedoch leicht, daß der Befehlsdecodierer 32 auch die Anwesenheit der verschiedensten anderen, bisher bekannten Befehle zu erkennen vermag.

Nachdem der Adreßvergleicher 31 und der Befehlsdecodierer 32 der Satellitenanpaßschaltung 25 festgestellt haben, daß der angeschlossene Satellitenrechner 20 mit einem Steuersensorbefehl angesteuert wird, betätigt die Steuerlogik 33 das Adreßregister über Leitung 35, so daß die Satellitenspeicheradresse auf die Speicher.adreßsamjnelleitung 36 gegeben wenden kann. Die Steuerlogik betätigt daraufhin das Datenregister 37 über die Leitung 38, so daß die Daten nacheinander in die über das Adreßregister 34 adressierten Speicherplätze über die Datenspeichersammelleitung 40 in den Speicher 24 eingespeichert werden. Auf diese Weise wird das auszuführende Programm übertragen.

Schließlich gibt der Kanal 16, z.B. eine Eins auf die Eingangsleitung 39 und zeigt damit an, daß die Datenübertragung abgeschlossen ist. Dies erkennt der Kanal 16 aus der Tatsache, daß eine vorher bestimmte Anzahl von Bytes oder Worten, wie sie durch die Hauptzentraleinheit 10 festgelegt sind, über die Sammelleitung 30 an den Satellitenrechner 20 übertragen worden sind. Die Beendigung der Datenübertragung könnte durch den Kanal oder das Satellitensystem durch ein besonderes, das Ende einer Nachricht anzeigendes Zeichen erkannt werden, falls man diese Art von Steuerung anstelle einer Wort und/oder Bytezählung wünscht. Auf jeden Fall bewirkt das die abgeschlossene Datenübertragung anzeigende Signal an die Steuerlogik 33 der Satellitenanpaßschaltung 25, daß auf der Leitung 41 ein Signal auftritt, das dem Satellitensystem anzeigt, daß mit der Verarbeitung des soebenen übertragenen Programms begonnen werden kann. Wird als Satellitensystem beispielsweise ein IBM System/7 benutzt, dann kann dieses Signal eine BC 972 OO4 409883/1064

Programmunterbrechung sein, die an den Prozessor des Systems/7 abgegeben wird.

Die Steuerlogik 33 spricht ferner auf die abgeschlossene Datenübertragung in der Weise an, daß über die Ausgangsleitung 42 ein Signal dem Statusregister 48 zugeführt wird, das das Signal "Kanalende" (CE) darstellt, das weiter über das UND-Glied 49 und die Eingangssammelleitung 50 an den kanal 16 zurückübertragen wird. D. h. das das Kanalende im Statusregister 48 anzeigende Bit wird durch die Leitung 42 eingestellt, so daß der Inhalt des Statusregisters 48 auf die Eingangssammelleitung 50 gegeben wird und die Signalleitung 39 ein Signal an den Kanal 16 überträgt. Der Kanal erkennt dann dieses Signal "Kanalende" (CE), das den Kanal 16 für andere E/A-Operationen freigibt, erkennt aber ferner, daß es zu diesem Zeitpunkt keinen weiteren Datenaustausch mit der. Hauptzentraleinheit 10 gibt.

Das Satellitensystem fährt dann in der Ausführung des übertragenen Programms fort. Wenn das Satellitensystem erkennt, daß die durch die von der Hauptzentraleinheit 10 an das Satellitensystem übertragenen Daten dargestelllte, dem Satellitensystem übertragene Aufgabe abgeschlossen ist, dann gibt sie über Leitung 43 ein ein Programmunterbrechungssignal an die Steuerlogik 33 ab. Die Steuerlogik 33 stellt dann im Statusregister 48 über die Ausgangsleitung 44 das das Signal "Vorrichtung-Ende" (DE) anzeigende Bit ein. In einer typischen Ablauffolge hätte man Befehlsverkettung mit dem Steuersensorbefehl zusammen eingestellt. Wenn daher die "Kanalende" und Vorrichtung-Ende" anzeigende Betriebszustände des

Statusregisters 48 über die Eingangsleitung 50 an den Kanal 16 in Verbindung mit dem entsprechenden Hinweissignal auf der Leitung 39 übertragen werden, dann holt der Kanal 16 zunächst das nächste Steuerwort von der Hauptzentraleinheit, das beispielsweise ein Lesebefehl sein kann. Somit würde die Satellitenanpaßschaltung wiederum ihre Adresse im Adreßvergleicher 31 erkennen, würde außerdem im Befehlsdecodierer 32 den Lesebefehl erkennen und daraufhin das Datenregister 47 über Leitung 45 durchschalten, so daß

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die im Hauptspeicher des Satellitensystems liegenden Daten über die Ausgangsleitung 46 und das UND-Glied 49 an die Eingangsleitung 50 abgegeben werden können. Zuletzt werden die so gelesenen Daten an die Hauptzentraleinheit 10 übertragen. Die Zahl der auf diese Weise gelesenen Worte oder Bytes wird durch den Kanal 16 in Abhängigkeit von vorbestimmten Kanalsteuerworten bestimmt. Die Hauptzentraleinheit besitzt damit die Daten, die die Ergebnisse der Operation zur Durchführung der durch die ursprüngliche Datenübertragung gekennzeichneten Aufgabe darstellen.

Man erkennt, daß ganz spezifische Operandenwerte durch den Satellitenrechner benutzt werden können, um eine Programmunterbrechung durch ein entsprechendes über die Unterbrechungseingangsleitung 43 abzugebendes Signal benutzt werden kann, D. h,, wenn das Satellitensystem beispielsweise ein IBM System/7 ist, dann kann dieses System/7 selbst, wie für seine eigenen E/A-Vorrichtungen, die verschiedenen, internen Programmunterbrechungen durchführen. Man würde daher hier nicht gezeigte Detektorschaltungen vorsehen, die feststellen, daß spezielle Operandenwerte aufgetreten sind, was nur dann eintritt, wenn die durch die Hauptzentraleinheit genau bezeichnete Programmverarbeitung abgeschlossen ist und ein Programmunterbrechungsbefehl durch das System/7 erzeugt worden ist. D.h. aber, daß dieser spezielle Operadenwert in UND-Verknüpfung mit einem Programmunterbrechungsbefehl im System/7 beide vorhanden sein müssen, ehe auf der Unterbrechungsleitung ein Signal an die Satellitenanpaßschaltung 25 abgegeben werden kann.

In Fig. 2 sind im wesentlichen diejenigen Schaltungsteile dargestellt, die zum Erkennen des Steuersensorbefehls erforderlich sind. Diese Schaltungen können natürlich auch zusätzlich zu dem Steuersensorbefehl verschiedene andere Befehle und Datenübertragungen verarbeiten, wie dies bisher üblich war. Wenn also ein Steuerbefehl über Ausgangsleitung 30 ankommt, wird dieser im Befehlsdecodierer 32 decodiert und auf den Leitungen 42 und je ein Ausgangssignal zur Folge haben, die anzeigen, daß sowohl "Kanalende" als auch "Vorrichtung-Ende" aufgetreten sind, wenn

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dieser Steuerbefehl durch den Satellitenrechner angenommen ist. Diese Möglichkeit besteht jedoch nur zusätzlich zu den Möglichkeiten gemäß der vorliegenden Erfindung, wie übrigens auch alle übrigen Verwaltungsfünktionen und Routinen sowie Informations- und Datenaustausch zwischen HauptZentraleinheit und Satellitensystem.

In manchen Fällen kann das durch den Satellitenrechner 20 zu verarbeitende Programm bereits in dessen Hauptspeicher 24 eingespeichert sein. Das bedeutet, daß der von der HauptZentraleinheit 10 kommende Steuersensorbefehl nur von solchen Daten begleitet sein muß, die das Programm dem Satellitenrechher 20 genau bezeichnen. Unabhängig davon, ob das durch den Satellitenrechner 20 zu verarbeitende Programm zuvor geladen oder aber zusammen mit dem Steuersensorbefehl übertragen wird, wird es durch die vorliegende Erfindung ermöglicht, daß die E/A-Steuerung der Hauptzentraleinheit eine asynchrone Schnittstelle zwischen Satellitensystem 20 und Kanal 16 vorauswählt. Ferner kann die Hauptzentraleinheit 10 genau angeben, welche Parameter oder Werte durch den Satellitenrechner 20 als Kriterien dafür benutzt werden sollen, daß die Schnittstellenverbindung zwischen Satellitensystem und Kanal in einer asynchronen Folge abläuft. Insbesondere können die ein "Kanalende" bzw. "Vorrichtung-Ende" anzeigenden, Signalfolgen und die Bedingungen, unter denen diese von der Prograromverarbeitung im Satellitensystem ausgehen können, nunmehr durch von der Hauptzentraleinheit ausgehende Programme bestimmt werden. Benutzt man eine Anordnung gemäß Fig. 2, dann bedeutet dies, daß die Daten, die den speziellen Operandenwert und gleichzeitig damit die für ein Eingangssignal auf Leitung in Fig. 2erforderliche Programmunterbrechung darstellen, in dem übertragenen Programm enthalten sein können, so daß das Signal "Vorrichtungende" (DE) erzeugt und ein Lesebefehl damit verkettet werden kann, wenn entweder das Programm durch den Satellitenrechner 20 vollständig verarbeitet ist oder wenn eines oder mehrerer Ereignisse während der Verarbeitung des Programms aufgetreten sind. Falls erwünscht, kann die Hauptzentraleinheit diese zwischen Programmunterbrechungen nach Lesen der vom Satellitenrechner 20 kommenden Daten analysieren und eine Anzeige dafür abgeben, was

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dabei aufgetreten ist und dem Satellitensystem über einen weiteren Steuersensorbefehl/ und einer damit verketteten Lesebefehlsfolge anzeigen, daß mit der Programmverarbeitung fortgefahren werden soll, wenn dies angezeigt erscheint. In jedem Fall werden die Anforderungen an die Hauptzentraleinheit und ihr E/A-Supervisorprogramm durch die vorliegende Erfindung wesentlich reduziert. Das bedeutet aber, daß es durch die Erfindung möglich wird, die bisher wenig flexible Signalfolge von "Kanalende/Vorrichtungende¹¹ zu vermeiden, da solche Abläufe oder Signalfolgen über Programmauswahl bei der Hauptzentraleinheit wesentlich besser steuerbar sind.

Obgleich die Steuerlogik und die Taktsteuerung 33 als Blopk dargestellt sind, ist es doch klar, wie die für diesen Block beschriebenen logischen Funktionen mit Hilfe von logischen Schaltkreisen anhand der ankommenden Anreizsignale und der abzugebenden Signale verwirklicht werden können. Es schien daher nicht erforderlich, die Einzelheiten dieser Schaltungen hier noch anzugeben, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht beitragen.

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Claims (5)

1. PATENTAMSPRgCHE

   Schnittstellenschaltung für eine als Satellitenstation arbeitende Datenverarbeitungsanlage, die mit einer Hauptzentraleinheit über einen Datenübertragungskanal zusammenarbeitet, insbesondere für Datenverarbeitungsanlagen mit mehreren Zentraleinheiten, die unabhängig voneinander Daten verarbeiten und durch Steuerbefehle von der Hauptzentraleinheit gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hauptzentraleinheit (10) über deren Datenübertragungskanal (16) zusätzlich ein Steuersensorbefehl gegeben wird, der auf Eingänge eines Befehlsdecodierers (32) und auf Eingänge eines Adreßvergleichers (31) der Schnittstellenschaltung (25) übertragen wird, daß der Befehlsdecodierer (32) feststellt, daß die angeschlossene Satellitenstation (z.B. 20) mit dem Steuersensorbefehl angesteuert wird, wodurch eine Steuer- und .Taktschaltung (33) sowohl ein Adreßregister (34) als auch ein Datenregister (37) ansteuert und Daten nacheinander in die über das Adreßregister (34) adressierten Speicherplätze eines nachgeschalteten Speichers (24) der Satellitenstation (z.B. 20) eingespeichert werden.
2. 2. Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Taktschaltung (33) über eine Ausgangsleitung (42) ein Kanal-Ende-Signal (CE) abgibt, das einem Statusregister (48) zugeführt wird, und daß dieses Signal über ein UND-Glied (49) und eine Eirigangssammelleitung (50) an den Datenübertragungskanal (16) der Hauptzentraleinheit zurückübertragen wird.
3. 3. Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenübertragungskanal (16) der Hauptzentraleinheit ein Signal auf eine Eingangsleitung (39)

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   der Schnittstellenschaltung abgibt, das anzeigt, daß die Datenübertragung beendet ist.
4. 4. Schnittstellenschaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Befehlsverkettung von Steuerbefehlen mit dem Steuersensorbefehl die vom Statusregister (48) kommenden Steuersignale (Kanal-Ende, Vorrichtungs-Ende) an den Datenübertragungskanal (16) der HauptZentraleinheit (10) in Konjunktion mit einem Signal auf der Leitung (39) übertragen werden, wonach das nächste Steuerwort (z.B. ein Lesebefehl) von der Hauptzentraleinheit (10) übertragen wird.
5. 5. Schnittstellenschaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein des zu verarbeitenden Programms im Hauptspeicher (24) der Satellitenstation (z.B. 20) ein ankommender Steuersensorbefehl nur Daten enthält, die das Programm dem Satellitenrechner (z.B. 20) markieren.

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