DE2606295A1 - Verfahren zum ausfuehren einer datenuebertragung zwischen peripheren einheiten und einem arbeitsspeicher ueber einen multiplexkanal - Google Patents
Verfahren zum ausfuehren einer datenuebertragung zwischen peripheren einheiten und einem arbeitsspeicher ueber einen multiplexkanalInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München S VPA 78 P 2 0 1 2 BRD
Verfahren zur Ausführung einer Datenübertragung zwischen periphere«
Einheiten und einem Arbeitsspeicher über einen Multiplexkanal.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ausführung einer Datenübertragung zwischen peripheren Einheiten und einem
Arbeitsspeicher bei einem aus mindestens einem Arbeitsspeicher, einem Zentralprozessor und einem Ein/Ausgabewerk bestehenden
Datenverarbeitungssystem über einen in einem Ein/Ausgabewerk angeordneten
Multiplexkanal nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1.
Ein Datenverarbeitungssystem besteht gewöhnlich aus einer Zentraleinheit
und den peripheren Einheiten. Die Zentraleinheit ist dabei aus einem Arbeitsspeicher, mindestens einem Zentralprozessor
und mindestens einem Ein/Ausgabewerk aufgebaut. Das Ein/Ausgabewerk kann sich aus einem Kanalwerk und den sogenannten
Kanälen zusammensetzen. Die Kanäle können Selektorkanäle, Blockmultiplexkanäle
oder Bytemultiplexkanäle sein. In dem Kanalwerk sind dann solche Einheiten zusammengefaßt, die beim Betrieb
mehrerer Kanäle erfor.derlich sind und die darum nur einmal für
mehrere Kanäle vorhanden sein müssen. Schließlich bestehen die peripheren Einheiten aus den peripheren Geräten und den für den
Betrieb der peripheren Geräte notwendigen Gerätesteuerungen. Dabei kann eine Gerätesteuerung mehrere peripheren Geräte bedienen.
Es sind drei Kanalarten erwähnt worden. Der Selektorkanal führt
zur gleichen Zeit immer nur eine Ein/Ausgabeoperation mit einem peripheren Gerät aus. Eine weitere Operation kann erst nach Bearbeitung
einer Abschlußunterbrechung von diesem peripheren Gerät eingeleitet werden. Der Blockmultiplexkanal ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Kanal mit einem peripheren Gerät solange konnektiert ist, bis ein Block von Daten übertragen worden ist. An-
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schließend kann die Verbindung mit einem anderen peripheren Gerät
hergestellt werden. Der Bytemultiplexkanal kann eine Viel-' zahl von Ein/Ausgabeoperationen simultan ausführen. Dabei wird
so vorgegangen, daß jeweils nach der Übertragung eines einzelnen Bytes zwischen einem peripheren Gerät und dem Arbeitsspeicher der
Kanal eine Datenanforderung von einem anderen peripheren Gerät bearbeitet.
Bei der Datenübertragung zwischen peripheren Geräten und dem Ατι
Ο beitsspeicher bestehen zumindest zwei Schnittstellen. Die erste Schnittstelle tritt dabei zwischen dem Ein/Ausgabewerk und zwar
den Kanälen und den peripheren Einheiten auf. Diese Schnittstelle ist gewöhnlich als Standardschnittstelle aufgebaut, so daß beliebige
periphere Einheiten an die Kanäle des Ein/Ausgabewerkes angeschlossen werden können. Diese Schnittstelle soll im folgenden
Standardschnittstelle genannt werden. Schließlich besteht eine Schnittstelle zum Arbeitsspeicher und zwar entweder zwischen dem
Arbeitsspeicher und dem Zentralprozessor, wenn die zu übertragenden Daten über den Zentralprozessor zum Arbeitsspeicher geleitet werden,
>0 oder zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Ein/Ausgabewerk, wenn
der Datentransfer direkt vom Ein/Ausgabewerk zum Arbeitsspeicher erfolgt. Diese Schnittstelle soll im folgenden Arbeitsspeicherschnittstelle
genannt werden.
>5 Der Ablauf von Ein/Ausgabeoperationen über die Schnittstellen
müssen von Steuerschaltungen gesteuert werden. Dabei ist eine erste Steuerschaltung notwendig, um die Arbeitsspeicherschnittstelle
zu steuern. Diese erste Steuerschaltung kann Teil des Zentralprozessors sein, wenn vom Zentralprozessor die Datenübertragung
zwischen peripheren Einheiten und dem Arbeitsspeicher zumindest teilweise gesteuert wird. Diese erste Steuerschaltung
kann in diesem Falle die Mikroprogrammsteuerung des Zentralprozessors mitbenutzen. Diese erste Steuerschaltung kann aber auch
im Ein/Ausgabewerk realisiert sein, dann kann das Ein/Ausgabewerk die Datenübertragung simultan zur Arbeit des Zentralprozessors
.durchführen. Die Steuerung der Standardschnittstelle der peripheren
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Einheiten wird mit Hilfe einer zweiten Steuerschaltung durchgeführt.
Diese zweite Steuerschaltung ist in der Regel Teil der einzelnen Kanäle. Dies ist besonders dann der Fall, wenn in einem
Ein/Ausgabewerk mehrere verschiedenartige Kanäle realisiert sind. 5
Zur Durchführung einer Ein/Ausgabeoperation sind Steuerinformationen
notwendig, die den Steuerschaltungen angeben, welche Funktionen sie veranlassen sollen. Die zur Datenübertragung zwischen
peripheren Einheiten und dem Arbeitsspeicher erforderlichen Steuerinformationen werden gewöhnlich in einem Kanalprogramm
niedergelegt. Für jede Ein/Ausgabeoperation zwischen einem peripherem
Gerät und dem Arbeitsspeicher ist dann ein solches Kanalprogramm, das im Arbeitsspeicher gespeichert sein kann, erforderlich.
Um bei Aufruf eines peripheren Gerätes durch einen Ein/Ausgabebefehl das richtige Kanalprogramm zu finden, wird die Adresse dieses
Kanalprogrammes in ein Register für das Kanaladresswort gespeichert,
das vor Beginn des Ein/Ausgabebefehles von dem übergeordneten Maschinenprogramm mit der richtigen Adresse geladen wird»
Tritt also in einem abzuarbeitenden Programm ein Ein/Ausgabebefehl
auf, z.B. der Ein/Ausgabebefehl "Starten Gerät", dann muß im Arbeitsspeicher bereits ein entsprechendes Kanalprogramm
bestehen und außerdem muß bereits von dem Programm veranlaßt worden sein, daß das Kanaladresswortregister mit der entsprechenden
Adresse des Kanalprogrammes geladen worden ist. Der Ein/Ausgabebefehl
gibt dann an, welches· Ein/Ausgabewerk, welcher Kanal
und welches periphere Gerät für die durchzuführende Ein/Ausgabeoperation
vorgesehen ist. Der Ein/Ausgabebefehl wird nun von
dem Zentralprozessor entschlüsselt und wenn eine Datenübertragung zwischen dem aufgerufenen peripheren Gerät und dem Arbeitsspeicher
möglich ist, wird die weitere Ausführung der Datenübertragung den beiden genannten Steuerschaltungen überlassen. Diese Steuerschaltungen,
insbesondere die erste Steuerschaltung, kann aus den Kanalbefehlsworten die für die Datenübertragung notwendigen
Steuerinformationen entnehmen. Aus dem Kanalbefehl ergibt sich . der Operationscode, also welche Art von Datenübertragung durch-
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zuführen ist. Weiter ergibt sich die Datenadresse, aus der entnommen
werden kann, an welcher Arbeitsspeicheradresse das erste zu übertragende Datenbyte abgespeichert werden muß oder aus welcher
Arbeitsspeicheradresse das erste zu übertragende Datenbyte ausgelesen werden muß. Aus dem Befehlswort ergibt sich auch, wieviel
Datenbytes zu übertragen sind. Ist der im Kanalbefehlswort angegebene Datentransfer beendet, so hängt der weitere Ablauf des
Kanalprogramms vom Ergebnis dieses Transfers ab. Es kann z.B. so sein, daß weitere Kanalbefehlsworte abzuarbeiten sind. Es ist
aber auch möglich, daß der Datentransfer beendet werden soll. In diesem Falle wird die periphere Einheit veranlaßt, eine Unterbrechungsanforderung
an die Zentraleinheit zu stellen.
Erfolgt ein Datentransfer zwischen einer peripheren Einheit und dem Arbeitsspeicher über einen Bytemultiplexkanal, dann muß nach
der Befehlseinleitung des Ein/Ausgabebefehls das periphere Gerät bei der Übertragung jedes Datenbytes eine Datenanforderung an
den Bytemultiplexkanal im Ein/Ausgabewerk stellen. Mit der Datenanforderung
(service-request) gibt die Gerätesteuerung an, daß
sie bereit ist, die Übertragung eines Datenbytes durchzuführen. Die Datenübertragung zum Arbeitsspeicher wird aber erst dann
durchgeführt, wenn die beiden Steuerschaltungen nicht mit einer
anderen Aufgabe beschäftigt sind. Für den Fall, daß die zwei Steuerschaltungen bereit sind, die Datenanforderung von einem
peripheren Gerät zu bearbeiten, wird von der ersten und der zweiten Steuerschaltung der Ablauf des Datentransfers koordiniert.
Dazu ist es erforderlich, daß die zwei Steuerschaltungen miteinander zusammenarbeiten. Die Leistungsfähigkeit von bekannten
Bytemultiplexkanälen während der Datenübertragung wird dann dadurch eingeschränkt, daß diese sowohl durch die Geschwindigkeit
der Datenübertragung auf der Arbeitsspeicherschnittstelle und
der Zugriffs- bzw. Zykluszeit des Arbeitsspeichers, wie auch durch die Geschwindigkeit der Abläufe auf der Standardschnittstelle
bestimmt wird. Alle Wartezeiten, die auf einer dieser beiden Schnittstellen beim Datentransfer des Bytes auftreten,
wirken sich voll auf die Datenrate eines Kanals aus. Dabei ist
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zu beachten, daß der Multiplexbetrieb über dem Bytemultiplexk&nal
so ausgeführt wird, daß er zugleich nur mit einem seiner Anschlüs-' se zu einer peripheren Einheit arbeitet und daß der Wechsel zu
einem anderen Anschluß zu einer anderen peripheren Einheit erst dann erfolgen kann, wenn die Übertragung eines Bytes abgeschlossen
ist. Wartezeiten, die während der Übertragung für einen Anschluß auftreten, können somit nicht für die Bearbeitung von Anforderungen anderer Anschlüsse genützt werden.
Nachteilig war dabei, daß die zweite Steuerschaltung, die in der Regel im Bytemultiplexkanal realisiert ist, keinen eigenen Zugriff
zu den Steuerparametern (Kanalprogramm) hat, und nur durch Vermittlung und in Zusammenarbeit mit der ersten Steuerschaltung,
die z.B. Teil der Mikroprogrammsteuerung des Zentralprozessors ist, mit diesen Steuerinformationen versorgt werden kann. Dies
führt dazu, daß die erste und die zweite Steuerschaltung funktionell so miteinander verbunden sein müssen, daß die beiden
Steuerschaltungen im Rahmen des auf Bytebasis ablaufenden Multiplexbetriebes
immer demselben Ein/Ausgabeprozess zugeordnet sind.
Die der Erfindung zugrundeiegende Aufgabe besteht darin, ein
Verfahren anzugeben, bei dem die Datenübertragung zwischen peripheren Einheiten und Arbeitsspeicher über einen Multiplexkanal
so organisiert wird, daß Paralellarbeit zwischen der ersten
und der zweiten Steuerschaltung während der Datenübertragung möglich ist. Diese Aufgabe wird entsprechend den im Kennzeichen
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Die Datenübertragung eines Zeichens, z.B. eines Datenbytes zwisehen
einer peripheren Einheit und dem Arbeitsspeicher wird somit in drei Abläufe aufgeteilt, wobei jeder Ablauf wiederum aus mehreren
Grundschritten besteht.
Im ersten Ablauf, der von der zweiten Steuerschaltung, die im Bytemultiplexkanal realisiert ist, durchgeführt wird, wird der
. zweiten Steuerschaltung die Datenanforderung und die Geräteadresse
des anfordernden Gerätes der peripheren Einheit übergeben und anschließend die auf den Dateneingangsleitungen des Multiplex-
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kanals anliegenden Informationen in das Ein/Ausgabewerk übernommen.
Dabei ist bei der Dateneingabe die von den Dateneingangsleitungen übernommenen Informationen das zu übertragende Datenbyte,
bei der Datenausgabe werden diese Informationen ignoriert. 5
Der zweite Ablauf wird von der ersten Steuerschaltung ausgeführt. Der zweite Ablauf kann teilweise mit dem ersten Ablauf zeitlich
überlappt sein. Er wird von einem Koordinierungssignal der zweiten
Steuerschaltung angestoßen. Daraus kann die erste Steuerschaltung entnehmen, daß eine Datenanforderung von einem bestimmten
peripheren Gerät vorliegt. Die erste Steuerschaltung holt nun die zur Datenübertragung notwendigen Steuerinformationen aus einem
Registersatz, veranlaßt entsprechend dieser Steuerinformation
den Datentransfer zwischen dem Arbeitsspeicher und dem Multiplexkanal
und speichert schließlich die modifizierten Steuerinformationen in den Registersatz zurück. Der dritte Ablauf wird wiederum
von der zweiten Steuerschaltung durchgeführt, er kann sich
mit dem zweiten Ablauf zeitlich überlappen. Der dritte Ablauf wird von einem Koordinierungssignal der ersten Steuerschaltung
angestoßen. Die zweite Steuerschaltung gibt in diesem dritten Ablauf Informationen auf die Datenausgangsleitungen zu den peripheren
Einheiten, diese Informationen sind bei der Datenausgabe das zu übertragende Zeichen, z.B. ein Datenbyte, bei der Dateneingabe
ein Quittierungssignal.
Wesentlich ist nun, daß die zweite Steuerschaltung während des ersten und des dritten Ablaufs unabhängig von der ersten Steuerschaltung
arbeitet. Damit ist ein Parallelbetrieb zwischen der ersten und der zweiten Steuerschaltung möglich. Dies ergibt den
Vorteil, daß zwischen dem ersten und dem dritten Ablauf eine Datenanforderung eines anderen peripheren Gerätes bearbeitet
werden kann. Die Folge ist, daß im Multiplexkanal ein Zeitmultiplexbetrieb
auf der Basis der Abläufe durchgeführt werden kann. Die zweite Steuerschaltung kann sich also in der Zeit, die zwisehen
dem ersten und dem dritten Ablauf liegen, mit einem anderen «peripheren Gerät beschäftigen. Andererseits kann die erste Steuer-
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schaltung während der Zeit, in der die zweite Steuerschaltung
unabhängig im ersten oder im dritten Ablauf arbeitet, andere " Aufgaben übernehmen.
Andere Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Anhand eines.Ausführungsbeispiels, das in den Figuren dargestellt
ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren weiter erläutert. Dabei wird die Erfinung im Zusammenhang mit einem Bytemultiplexkanal
beschrieben, bei dem ein Zeichen ein Datenbyte ist. Es geigen:
Pig.1 ein grundsätzliches Blockschaltbild eines Datenverarbeitungssystems,
Fig.2 das Blockschaltbild eines Ein/Ausgabewerkes mit einem
Bytemultiplexkanal, wobei nur die Einheiten dargestellt sind, die für die Erfindung benutzt werden,
Fig.3 ein Diagramm, das die Lage der einzelnen Abläufe zueinander
aufgetragen über der Zeit t darstellt,
Fig.4 ein Zeitdiagramm, bei dem der Zeitmultiplexbetrieb im
Bytemultiplexkanal dargestellt ist.
Aus Figur 1 ergibt sich der grundsätzliche Aufbau eines Datenverarbeitungssystems.
Das Datenverarbeitungssystem besteht aus
einer Zentraleinheit ZE und peripheren Einheiten PE. Die Zentranleinheit
ZE ist aus einem Arbeitsspeicher ASP, einem Zentral -.prozessor ZP und einem Ein/Ausgabewerk IOC aufgebaut. Das
Ein/Ausgabewerk IOC besteht seinerseits aus einem Kanalwerk KW und Kanälen K1 und K2. In dem Kanalwerk KW sind die Steuerungen,
Register und Schalter zusammengefaßt, die allen Kanälen K1 und K2
gemeinsam sind. Dabei ist das Kanalwerk im wesentlichen ein Schalter, der die von vielen peripheren Einheiten ankommenden In-
cn
formation/ auf eine Leitung zum Arbeitsspeicher bzw. Zentralprozessor
durchschaltet. In den Kanälen K1 und K2 sind dagegen die Steuerungen, Register und Schalter zusammengefaßt, die speziell
" für den Betrieb eines Kanals erforderlich sind. Es sind also die
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Einheiten, die z.B. bei einem Bytemultiplexkanal oder einem Blockmultiplexkanal
notwendig sind, um diesen Kanälen ihre Eigenschaf-■ ten zu geben. In dem Beispiel der Figur 1 wird zur Datenübertragung
zwischen den peripheren Einheiten PE und dem Arbeitsspeicher ASP der Zentralprozessor mitverwendet. Demgemäß besteht eine Verbindung
zwischen dem Ein/Ausgabewerk IOC und dem- Zentralprozessor ZP. Es ist aber auch möglich, daß die Verbindung vom Ein/Ausgabe-Vierk
IOC zum Arbeitsspeicher ASP direkt gegeben ist (gestrichelt eingezeichnet). Schließlich sind die peripheren Einheiten PE1
axis Gerätesteuerungen und peripheren Geräten aufgebaut. Dabei
kann in einer peripheren Einheit PE1 eine Gerätesteuerung und mehrere periphere Geräte realisiert sein.
Zwischen dem Ein/Ausgabewerk IOC und dem peripheren Einheiten PE ist eine sogenannte Standardschnittstelle SSS vorgesehen.
Durch diese Schnittstelle SSS werden die Eigenschaften vorgegeben, die die peripheren Einheiten PE haben müssen, um an die Kanäle
K1 und K2 angeschlossen werden zu können. Ebenso besteht zwischen dem Arbeitsspeicher ASP und dem Zentralprozessor ZP eine Schnittstelle,
die Arbeitsspeicherschnittstelle ASS. Auch hier müssen für den Anschluß des Zentralprozessors an den Arbeitsspeicher gewisse
Bedingungen eingehalten werden. Diese Bedingungen sind durch die Arbeitsspeicherschnittstelle ASP definiert.
Eine ausführlichere Darstellung des Ein/Ausgabewerkes IOC ist in
Figur 2 dargestellt. Dabei sind nur diejenigen Einheiten gezeigt, die zur Erklärung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich
sind. Weiterhin sind Teile des Zentralprozessors ZP und des Arbeitsspeichers ASP gezeigt. Bei der Figur ist dabei davon ausgegangen
worden, daß zur Ausführung von Ein/Ausgabeoperationen der Zentralprozcssor ZP mitverwendet wird und zwar die im Zentralprozessor
ZP vorhandene Mikroprogrammsteuerung MST. Bei einerjanderen Organisation des Datenverarbeitungssystems wäre es natürlich auch
.möglich, daß die erste Steuerschaltung im Ein/Ausgabewerk IOC
realisiert ist. Ob die erste Steuerschaltung Teil des Zentralprozessors oder Teil des Ein/Ausgabewerkes ist, hat aber für das
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Verfahren keine ausschlaggebende Bedeutung.
• Das Ein/Aus gäbe werk IOC besteht aus dem Kanalwerk KV/ und dem
Kanal K1, der ein Bytemultiplexkanal ist und dem Kanal K2 beliebigen
Typs. Das Kanalwerk KW zeigt nur ein Register SCR, das sogenannte Kanalbasisregister. In diesem Register SCR steht ein
Teil der Adresse, der zusammen mit der Geräteadresse die Adresse des Registersatzes ergibt, in dem das Kanalprogramm für eine bestimmte
Ein/Ausgabeoperation steht. Der Registersatz kann Teil des Arbeitsspeichers sein. Weiterhin ist in dem Kanalwerk eine
Kanalwerksteuerung KWST angeordnet, die die Verbindung zwischen
der Mikroprogrammsteuerung MST im Zentralprozessor ZP, also der ersten Steuerschaltung, und der Kanalsteuerung KST im Multiplexkanal
K1, also der zweiten Steuerschaltung, herstellt. Weiterhin steuert die Kanalwerksteuerung KWST die im Kanalwerk KW enthaltenen
Schalter, die den Informationstransfer zwischen Kanal K1 und Zentralprozessor
ZP durchschalten, und die nicht dargestellt sind. Schließlich ist in dem Kanalwerk KW noch ein Register KXR vorgesehen,
das als Eingaberegister für Daten oder Gerätebytes bei Datentransfer und Endebehandlung dient.
Im Bytemultiplexkanal K1 sind die Register D,S und E realisiert.
Das Register D besteht aus zwei Teilen, DO und D1. Beim Datentransfer enthält DO Steuerbits für die Kanalsteuerung KST, D1
Informationen für die Gerätesteuerung, also bei Datenausgabe das
auszugebende Datenbyte. Bei Dateneingabe ist dieser Teil D1 gegenstandslos.
Das Register S setzt sich aus zwei Teilen SO und S1 zusammen.
Dieses Register wird besonders bei der Ausführung von Ein/Ausgabebefehlen
benutzt, ebenfalls bei der Bearbeitung bei der Programmunterbrechung. Der Teil SO beinhaltet Steuerbits für die Kanalsteuerung
KST, der Teil S1 die Information für die Gerätesteuerung,
also z.B. Gerätenummer. Das Register E ist ein Eingaberegister für die Geräteadresse bei Datentransferendebehandlung bzw. Geräte-
^ adresse und Gerätebytes bei Ein/Ausgabebefehlen und Programmunter-
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brechungen. Weiterhin werden in dem Kanal K1 Schalter XO,X1, X2,
. X3, X4 und X5 verwendet. Die Schalter XO und X1 stellen sicher, daß die dem Ablauf entsprechenden Steuer- und Ausgabeinforaationen
richtig geschaltet werden. Der Schalter X3 wählt die Dateneingabeleitungen D aus, mit denen verkehrt wird. Die Dateneingabeleitungen
D führen zu den einzelnen peripheren Einheiten. Der Schalter X2 wählt die Datenausgabeleitungen DA aus, die für einen
Informationstransfer mit einer peripheren Einheit benützt wird. Diese Datenausgabeleitungen führen ebenfalls zu peripheren Einheiten.
Mit Hilfe der Schalter X4 und X5 werden Steuersignale von der Kanalsteuerung zu den peripheren Einheiten und umgekehrt übertragen.
Mit Hilfe dieser Schalter X4 und X5 werden entsprechend den ausgewählten peripheren Einheiten Steuerleitungen ausgewählt.
Die Schalter X werden durch Steuersignale von der Kanalsteuerung
KST betrieben, die als Pfeile angedeutet sind.
Die Kanalsteuerung KST steuert den Schnittstellenverkehr über
die Standardschnittstelle SSS. In ifcr ist die zweite Steuerschaltung
realisiert.
Von Zentralprozessor ZP sind nur wenige Einheiten gezeigt, die unmittelbar für das Verfahren erforderlich sind. Dazu gehört die
Mikroprogrammsteuerung MST, die zur Datenübertragung über die Arbeitsspeicherschnittstelle ASS mit verantwortlich ist. In ihr
ist die erste Steuerschaltung inbegriffen. Die Mikroprogrammsteuerung MST arbeitet mit einem Mikr op ro'gramm spei eher ROM zusammen.
Im Mikroprogrammspeicher ROM sind Mikroprogramme abgespeichert, die zur Ausführung von Maschinenbefehlen notwendig
sind. Schließlich sind in dem Zentralprozessor ZP noch zwei Register gezeigt, das Register KA und das Register KD. Das Register
KD ist ein Dateneingabe- bzw. Ausgaberegister zum Ein/Ausgabewerk IOC. Das Register KA ein Adressregister zur Übernahme von
Arbeitsspeicheradressen aus dem Ein/Ausgabewerk.
Im Arbeitsspeicher ASP sind in dem sogenannten Registersatz die •Kanalprogramme gespeichert. Sie enthalten also Kanalnummer, Geräte-
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nummer, Steuerbits, die die auszuführende Operation angeben, Kanalbefehlsadresse
des nächsten auszuführenden Kanalbefehles usw.
Um das Zusammenarbeiten der einzelnen Einheiten des Ein/Ausgabe-Werkes
des Zentralprozessors zu zeigen, wird kurz auf die einzelnen Schritte bei der Einleitung des Ein/Ausgabebefehles βίητ
gegangen. Im Ausführungsbeispiel erfolgt die Ausführung eines Ein/Ausgabebefehles im wesentlichen unter Steuerung der Mikroprogrammsteuerung
MST. Diese verwendet ein im ROM abgespeichertes Mikroprogramm dazu. Dabei werden Zustandsabfragen durchgeführt,
indem sich die Mikroprogrammsteuerung entweder an die entsprechenden Register des Ein/Ausgabewerkes bzw. an die Register im
Arbeitsspeicher wendet. Diese Zustandsabfragen werden analysiert. Außerdem werden Register im Ein/Ausgabewerk entsprechend der Aus-■
führungsvorschrift des Ein/Ausgabebefehles unmittelbar durch die Mikroprogrammsteuerung geladen. Das Kanalwerk KW verhält sich dabei
im wesentlichen passiv. Es schaltet nur die Datenwege und Steuersignale zum Kanal durch. Ebenso verhält sich die Kanalsteuerung KST im wesentlichen passiv, solange kein Datenverkehr über
die Standardschnittstelle SSS zu einer peripheren Einheit notwendig ist. Wenn ein Schnittstellenverkehr über die Standardschnittstelle
SSS erforderlich ist, teilt die Mikroprogrammsteuerung MST dies der Kanalsteuerung KST mit, es lädt z.B. das Register S. Es übergibt
damit der Kanalsteuerung den Steuercode, der der Kanalsteuerung
sagt, was sie zu tun hat, die Gerätenummer oder einen Schnitt-Stellenbefehl, der über die Datenausgangsleitungen DA der Schnittstelle
SSS zu senden ist.
Die Kanalsteuerung führt selbständig den Schnittstellenverkehr aus. Gegebenenfalls übernimmt sie auch Rückinformation vonjien
angesprochenen peripheren Einheiten z.B. in das Register E und sendet eine Fertigmeldung an die Mikroprogrammsteuerung MST, die
dann die Rückinformation dem genannten Register E entnehmen kann.
Läuft ein Datentransfer über den Bytemultiplexkanal ab, dann
meldet sich das entsprechende periphere Gerät mit einer Daten-
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anforderung. Die Kanalsteuerung KST leitet eine Datentransferoperation
ein und führt dazu zunächst selbständig einen Schnitt-'stellenverkehr
mit der peripheren Einheit durch. Dabei übernimmt sie von den Dateneingangsleitungen KI die Gerätenummer des an™
fordernden peripheren Gerätes in das Register E und die auf der Dateneingangsleitung DI vorliegende Information in Zusammenarbeit
mit dem Kanalwerk in das Register KXR.
Weiterhin wird aus dem Register SCR des Kanalwerkes und der Gerätenummer
aus dem Register E die Adresse des Registersatzes im Arbeitsspeicher erzeugt. Diese Adresse wird in das Register
KA des Zentralprozessors ZP übernommen und es wird ein Kanalprogramm gestartet, das von der Mikroprogrammsteuerung MST ausgeführt
wird. Dabei wird der Registersatz im Arbeitsspeicher ASP gelesen, im Eingabefall das Datenbyte aus dem Register KXR des
Kanalwerkes KW übernommen und in den Arbeitsspeicher geschrieben, im Ausgabefall ein Datenbyte aus dem Arbeitsspeicher gelesen,
dabei der Bytezähler, der die Anzahl der zu übertragenden Bytes angibt, modifiziert, einen Steuercode für die Kanalsteuerung KST
generiert, der Steuercode bzw. das Ausgabedatenbyte in die Re-
D1
gister DO bzw./des Kanals geschrieben und schließlich die modifizierten
Steuerinformationen in den Registersatz im Arbeitsspeicher zurückgespeichert.
Sobald die Kanalsteuerung KST den Steuercode erhalten hat, führt sie selbständig den zweiten Teil des Schnittstellenverkehrs aus.
Es wird also bei Datenausgabe das Ausgabebyte auf die Datenausgangsleitung DA gegeben bzw. bei Dateneingabe die Übernahme des
Eingabebytes quittiert. Entsprechend dem Steuercode gibt die Kanalsteuerung
KST Steuersignale an die periphere Einheit.
Soll eine Übertragung zwischen einem peripheren Gerät und dem Arbeitsspeicher ASP abgeschlossen werden, dann stellt die periphere
Einheit eine entsprechende Endemeldung. Es wird dann das Gerätebyte in das Register KXR übernommen und dies der Mikroprogrammsteuerung
MST mitgeteilt. Diese veranlaßt, daß z.B. das
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Gerätebyte in den Zentralprozessor übernommen wird, dort analysiert
\iird und entsprechend die Steuerinformationen in Kanalrc—
gistern gesetzt werden.,
Die Ausführung des Datentransfers, also die Übertragung jeweils eines Datenbytes zwischen einer peripheren Einheit und einem Arbeitsspeicher
wird nun in drei Abläufe eingeteilt, wobei jeder Ablauf wiederum in Grundschritte unterteilt ist.
Der erste Ablauf, der Ablauf A genannt werden soll, wird von der
Kanalsteuerung KST (derzweiten Steuerschaltung) durchgeführt.
Dieser Ablauf A wird durch eine Datenanforderung von einem peripheren Gerät gestartet. In einem ersten Grundschritt veranlaßt
die Kanalsteuerung KST die Gerätesteuerung der peripheren Einheit, die Gerätenummer des anfordernden peripheren Gerätes anzuliefern.
Dazu wird der Zustand der Dateneingangsleitungen DI in das Register
E übernommen. Im zweiten Grundschritt meldet die Kransteuerung
der Mikroprogrammsteuerung (der ersten Steuerschaltung) mit einem Koordinierungssignal al, daß sie von einem peripheren Gerät eine
Datenanforderung erhalten hat. Damit weiß die erste Steuerschaltung welches periphere Gerät einen Datentransfer durchführen will.Im
dritten Grundschritt veranlaßt die Kanalsteuerung KST die Gerätesteuerung, daa Eingabebyte anzuliefern. Dazu wird die Information
auf den Dateneingangsleitungen DI abgefragt und in das Register KXR des Kanalwerkes KW eingespeichert. Der Kanal K braucht dabei
nicht zu wisseii, ob es sich um eine Dateneingabe oder eine Datenausgabe
handelt. Die Übernahme der Information von der Dateneingang leitung in das Register KXR wird in einem zweiten Koordinierungssignal a2 der Mikroprogrammsteuerung mitgeteilt. Damit ist der Ab-
lauf A beendet.
Der zweite Ablauf wird von der ersten Steuerschaltung, der Mikroprogrammsteuerung,
durchgeführt. Er wird im folgenden Ablauf C genannt. Dieser Ablauf C überlappt sich teilweise zeitlich mit
dem Ablauf A. Sobald die Mikroprogrammsteuerung das erste Koordinierungssignal
al von der Kanalsteuerung KST erhalten hat, kann
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sie mit ihrer Tätigkeit beginnen. Sie wendet sich, da sie die Geräteadresse des anfordernden Gerätes kennt, in einem ersten
Grundschritt an den Registersatz im Arbeitsspeicher, und liest diesen aus. Damit erhält sie die zur Ausführung des Datentransfers
erforderlichen Steuerinformationen. Nach Erhalt des zweiten Koordinierungssignales a2 von der Kanalsteuerung KST beginnt
die Mikroprogrammsteuerung mit ihrem zweiten Grundschritt, näralich
dem Datentransfer. Bei Dateneingabe veranlaßt sie die Übernahme des Inhaltes des Registers KXR in den Arbeitsspeicher ASP, bei
Datenausgabe wird der Inhalt des Registers KXR ignoriert, dafür ein Datenbyte aus dem Arbeitsspeicher ausgelesen und seine Übertragung
in das Register D1 im Kanal veranlaßt. Nach Abschluß dieses zweiten Grundschrittes gibt die Mikroprogrammsteuerixng ein
Koordinierungssignal c an die Kanalsteuerung. Im dritten Grundschritt des Ablaufes C modifiziert die Mikroprogrammsteuerung die
Steuerinformation und schreibt diese in den Registersatz im Arbeitsspeicher
zurück.
Durch das Koordinierungssignal c von der Mikroprogrammsteuerung
wird der dritte Ablauf, der Ablauf B, von der Kanalsteuerung
ausgeführt. Dazu ist das Register D im Kanal geladen worden. Bei der Datenausgabe ist in D1 das auszugebende Datenbyte enthalten,
in DO die Steuerinformation, die angibt, ob ein Datenbyte ausgegeben
werden soll oder nicht. Die Kanalsteuerung KST veranlaßt nun die Ausgabe der Information in D1 auf die Datenausgangsleitung
DA. Entsprechend den von der Kanalsteuerung KST zu der peripheren
Einheit gegebenen Steuersignalen kann diese entscheiden, ob die Information auf den Datenausgangsleitungen DA ein Datenbyte oder
ein Quittierungssignal ist. Auch dieser dritte Ablauf B überlappt
) sich teilweise zeitlich mit dem Ablauf C.
Das zeitliche Verhältnis der einzelnen Abläufe A,B,C ergibt sich
aus der Figur 3. Hier ist ein Zeitdiagramm dargestellt, das auf zwei Stufen die Zeit der Tätigkeit der ersten Steuerschaltung, der
Mikroprogrammsteuerung, und der zweiten Steuerschaltung der Kanalsteuerung, zeigt. In der Zeile II ist die Zeit angezeigt,
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in der die zweite Steuerschaltung tätig ist, während sich aus der Zeile I die Zeit ergibt, in der die erste Steuerschaltung
arbeitet. Weiterhin sind die Zeitpunkte eingetragen, in denen Koordinierungssignale von der zweiten Steuerschaltung zu der .
ersten Steuerschaltung bzw. von der ersten Steuerschaltung zu der zweiten Steuerschaltung gehen. Aus der Figur 3 ergibt sich
sehr gut das·Wechselspiel zwischen der Kanalsteuerung und der
Mikroprogrammsteuerung. Figur 3 zeigt auch, daß zwischen den einzelnen Abläufen Wartezeiten W auftreten. Zum Beispiel hat die
zweite Steuerschaltung zwischen dem Ablauf A und dem Ablauf B eine Wartezeit WII. Die erste Steuerschaltung hat dagegen zwischen
Beendigung eines Ablaufes C und dem frühesten Auftreten des nächsten
Koordinierungscignales al eine Wartezeit WI. Während dieser
Wartezeit WI bzw. WII sind die erste bzw. die zweite Steusrschaltung
nicht tätig.
Das Zeitdiagramm in Figur 3 zeigt die zeitlichen Verhältnisse
beim Datentransfer mit einem einzigen peripheren Gerät. Um die Datenrate über einen Kanal zu erhöhen, wird nun die Wartezeit
WII zwischen den Abläufen A und B ebenfalls benutzt. Während dieser Wartezeit WII kann die zweite Steuerschaltung Datenanforderungen
von anderen peripheren Einheiten entgegennehmen. Die sich dadurch ergebenden zeitlichen Verhältnisse sind in Figur
dargestellt. Zunächst kommt eine Datenanforderung von einem ersten peripheren Gerät über einen Anschluß Y,1. Dadurch wird
der Ablauf An von der zweiten Steuerschaltung durchgeführt. Während
dieses Ablaufes gibt die zweite Steuerschaltung die Koordinierungssignale a1n und a2n an die erste Steuerschaltung. Daraufhin
beginnt der Ablauf Cn bei der ersten Steuerschaltung.
Nach Beendigung des Ablaufes An bei der zweiten Steuerschaltung tritt eine Datonanforderung von einem zweiten peripheren Gerät
über einen Anschluß Y2 auf. Diese Datenanforderung wird von der zweiten Steuerschaltung bearbeitet, da sie zu diesem Zeitpunkt
nicht tätig ist und ein zugeordneter Ablauf An+1 wird gestartet.
Die während dieses Ablaufs angegebenen Koordinierungssignale • a1n+1 und a2n+1 werden der ersten Steuerschaltung erst dann über-
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-gegeben, wenn diese ihren Ablauf Cn beendet hat. Dann wird sie
für das zweite periphere Gerät tätig und beginnt mit dem diesen peripheren Gerät zugeordneten Ablauf Cn+1. Vorher gab sie aber
ein Koordinierungssignal Cn an die zweite Steuerschaltung, die nach Beendigung des Ablaufes An+1 mit dem Ablauf Bn für das
erste periphere Gerät beginnt. Nach Beendigung des Ablaufes Bn kann ein drittes peripheres Gerät über einen Anschluß Y3 eine
Datenanforderung stellen, die von der zweiten Steuerschaltung bearbeitet wird und ein zugeordneten Ablauf An+2 beginnt.
Die während des Ablaufes An+2 anfallenden Koordinierungssignale a1n+2 und a2n+2 werden der ersten Steuerschaltung zugeführt, die
diese bearbeitet, wenn der Ablauf Cn+1 beendet ist. Anschließend an den Ablauf An+2 der zweiten Steuerschaltung führt diese den
Ablauf Bn+1 für das zweite periphere Gerät durch. Dieser eben geschilderte Vorgang kann sich fortwährend wiederholen. In Fig.4
sind die verschiedenen peripheren Geräte zugeordneten Abläufe A und B durch verschiedene Lagen gekennzeichnet, die mit Υ1,Υ2,Υ3
der Anschlüsse benannt sind.
Somit werden in die Wartezeiten WII zwischen den Abläufen A und B bei der zweiten Steuerschaltung jeweils Datenanforderungen von
anderen peripheren Geräten eingeschoben. Die Folge ist, daß die erste Steuerschaltung ununterbrochen beschäftigt ist, solange ..
entsprechend viele Datenanforderungen von peripheren Einheiten vorliegen. Somit entsteht ein Zeitmultiplexbetrieb im Bytemultiplexkanal,
der nicht mehr auf Bytebasis, sondern auf der Basis von Abläufen stattfindet. Dadurch kann die Wartezeit V/I der ersten
Steuerschaltung beseitigt werden, so daß die Datenrate des Bytemultip
lexkan als allein durch die Leistung der Steuerschaltung 1
bestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde an einem Datenverarbeitungssystem beschrieben, bei dem die erste Steuerschaltung gleichzeitig
in der Mikroprogrammsteuerung des Zentralprozessors realisiert war. Ss ist natürlich auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit
Hilfe einer ersten Steuerschaltung zu verwirklichen, die in dem Ein/Ausgabewerk eingebaut ist. Die Erfindung ist im Zusammenhang
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709834/0U2
26Q629S
mit einem Bytemultiplexkanal beschrieben worden. Sie ist aber
auch für andere Muli·iplexkanäle geeignet, bei denen bei einem
Datentransfer das zu übertragende Zeichen größer oder kleiner als ein Byte ist.
11 Patentansprüche
4 Figuren
4 Figuren
VPA 76 E 2006
709834/0442
L e e r Te i t e
Claims (11)
- P a t entansprüche(ipVerfahren zur Ausführung einer Datenübertragung zwischen peripheren Einheiten und einem Arbeitsspeicher bei einem aus mindestens einem Arbeitsspeicher, einem Zentralprozessor und einem Ein/Ausgabewerk bestehenden Datenverarbeitungssystem über einen in einem Ein/Ausgabewerk angeordneten Multiplexkanal, bei dem jede Datenüberti-agung eines Zeichens zwischen einer peripheren Einheit und dem Arbeitsspeicher durch eine Datenanforderung von der peripheren Einheit gestartet wird und bei dem die Datenübertragung zwischen dem Multiplexkanal und dem Arbeitsspeicher durch eine erste Steuerschaltung, die Datenübertragung zwischen einer peripheren Einheit und dem MuItiplerkanal durch eine zweite Steuerschaltung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenübertragung eines Zeichens zwischen einer peripheren Einheit (PE) und dem Arbeitsspeicher (ASP) in drei sich zeitlich überlappenden Abläufen (A,B,C) durchgeführt wird, daß im ersten Ablauf (A) die zweite Steuerschaltimg (KST) die zur Einleitung eines Datentransfers nach Auftreten einer Datenanforderung von einer peripheren Einheit erforderlichen Informationen mit der peripheren Einheit austauscht und dies der ersten Steuerschaltung (MST) mitteilt, daß im zweiten Ablauf (E) die erste Steuerschaltung den Datentransfer in Abhängigkeit von in einem Registex-satz gespeicherten Steuerinformation zwischen dem Arbeitsspeicher (ASP) und dem Ein/Ausgäbewerk (IOC) durchführt und dies der zweiten Steuerschaltung meldet, daß im dritten Ablauf (B) die zweite Steuerschaltung die zur Beendigung des Datentransfers erforderlichen Informationen an die periphere Einheit gibt, und daß die zweite Steuerschaltung während des ersten und des dritten Ablaufs (A,B) unabhängig von der ersten Steuerschaltung arbeitet.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuerschaltung ('!ST) nur während des zweiten Ablaufs (C) für den Datentransfer über dem Multiplexkanal belegt ist-VPA 76 E 2006 u ä9098 3A/0U§
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Ablauf (A) und dem dritten Ablauf (B) einer Datenübertragung zwischen dem Arbeitsspeicher und einem ersten peripheren Gerät eine Datenanforderung eines zweiten peripheren Gerätes von der zweiten Steuerschaltung (KST) entgegengenommen wird und der erste Ablauf (A) für das zweite periphere Gerät von der zweiten Steuerschaltung durchgeführt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Steuerschaltung von der zweiten Steuerschaltung die zum Starten des zweiten Ablaufs (C) für die Datenübertragung mit dem zweiten peripheren Gerät erforderliche Koordinierungssignale (al, a2) nach Beendigung des zweiten Ablaufs für die Datenübertragung mit dem ersten peripheren Gerät zugeführt wird.
- 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Ablauf (A) die Datenanforderung und die Geräteadresse des anfordernden Gerätes der peripheren Einheit und anschließend die auf den zum Multiplexkanal führenden Dateneingangsleitungen (DI) anliegenden Informationen unter Steuerung der zweiten Steuerschaltung (KST) in das Ein/Ausgabewerk (IOC) übernommen werden, daß mit dem ersten Ablauf (A) teilweise überlappend der zweite Ablauf (C) durchgeführt wird, daß im zweiten Ablauf (C) der von einem Koordinierungssignal (al) der zweiten Steuerschaltung angestoßen wird, die erste Steuerschaltung (MST) die zur Datenübertragung notwendigen Informationen aus dem Registersatz holt, anschließend einen Datentransfer zwischen dem Arbeitsspeicher«(ASP) und dem MuItiplexkanal (K1) durchführt und schließlich die modifizierte Steuerinformation in den Registersatz zurückschreibt, und daß mit dem zweiten Ablauf (C) teilweise überlappend der dritte Ablauf (B) durchgeführt wird, daß im drittelAblauf (B), der von einem Koordinierungssignal (c) von der ersten Steuerschaltung angestoßen wird, die zweite Steuerschaltung (KST) Informationen auf den Datenausgangsleitungen (DA) zur peripheren Einheit abgibt. VPA 76 E 2006 709834/0U22606235 3
- 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ablauf (A) und der dritte Ablauf (B) von der zweiten Steuerschaltung (KST) abgewickelt werden, ohne daß diese Steuerinformationen aus dem Registersatz benötigt.
- 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der übertragung von Daten von einer peripheren Einheit zum Arbeitsspeicher die im ersten Ablauf (A) auf den Dateneingangsleitungen entgegegengenommene Information bereits das zu übertragende Zeichen ist, und daß die im dritten Ablauf (B) auf die Datenausgangsleitungen (DA) abgegebene Information das Quittierungssignal ist.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Übertragung von Daten vom Arbeitsspeicher zu einer peripheren Einheit die im ersten Ablauf (A) auf den Dateneingangsleitungen (DI) entgegengenommene Information ignoriert wird und daß die im dritten Ablauf (B) auf die Datenausgangsleitungen (D,A) abgegebene Information das zu übertragende Zeichen ist.
- 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ablauf (A) aus folgenden Grundschritten besteht:a) die Datenanforderung wird zusammen mit der Geräteadresse des anfordernden Gerätes von einer peripheren Einheit an die zweite Steurschaltung gegeben,b) die zweite Steuerschaltung meldet der ersten Steuerschaltung die Datenanforderung zusammen mit der Geräteadresse (erstes Koordinierungssignal al),c) die auf den Dateneingangsleitungen (DI) liegende Information wird anschließend in das Ein/Ausgabewerk übernommen,d) die Übernahme dieser Information in das Ein/Ausgabewerk wird der ersten Steuerschaltung gemeldet (zweites Koordinierungssignal a2).VPA 76 E 2006. 709.83A/0U?
- 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Ablauf (C) aus folgenden Grundschritten besteht:a) die erste Steuerschaltung liest nach Empfang des ersten Koordinierungssignales (al) von der zweiten Steuerschaltung die in einem Registersatz für die Datenübertragung erforderliche Steuerinformation,b) die erste Steuerschaltung veranlaßt nach Empfang des zweiten Koordinierungssignales (a2) die Übertragung eines Datenzeichens zwischen Arbeitsspeicher und Ein/Ausgabewerk und meldet dies der zweiten Steuerschaltung (drittes Koordinierungssignal c)c) die erste Steuerschaltung modifiziert die Steuerinformation und schreibt diese in den Registersatz zurück.
- 11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der dritte Ablauf (B) aus fol-: genden Grundschritten besteht:a) die zweite Steuerschaltung nimmt nach Empfang des dritten Koordinierungssignales (c) das Datenzeichen entgegen,b) die zweite Steuerschaltung gibt das Datenzeichen auf die Datenausgangsleitungen (DA).VPA 76 E 2006709834/044?
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |