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Datenverarbeitungsanlage
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Die Erfindung betrifft eine Datenverarbeitungsanlage gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Koordinator
einer derartigen Datenverarbeitungsanlage so auszubilden, daß nicht nur die Prozessoren
möglichst freizügig zu den Speichern direkten Zugriff erhalten können, sondern daß
der Koordinator auch einfach aufgebaut und für weitere Funktionen, wie Prioritieren
von mehreren Anforderungen verschiedener Prozessoren auf Zugriff zu einem Speicher
erweitert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Koordinator
Einheiten, die jeweils mit einem Prozessor verbunden sind und Einheiten, die mit
je einem Speicher verbunden sind, enthält, daß die mit den Prozessoren verbundenen
Einheiten je eine Speicherauswahleinheit aufweisen, die vom Prozessor gelieferte
Adressensignale, die den Speicher, mit dem eine Verbindung hergestellt werden soll,
angeben, decodiert und die Einheit aufruft, die mit dem adressierten Speicher verbunden
ist und die ihrerseits ein Signal abgibt, das den Datenweg zwischen dem mit ihr
verbundenen Speicher und dem die Signalverbindung anfordernden Prozessor durchschaltet.
Die Funktionen des Koordinators sind somit auf mehrere Baueinheiten verteilt, von
denen nur zwei Typen vorgesehen sind. Der Koordinator kann für weitere Prozessoren
oderSpecher durch Hinzufügen entsprechender Einheiten erweitert werden.
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Anhand der Zeichnungen, in ueneii Suhaltoilder eines Ausführungsbeispiels
dargestellt sind, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen
näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen Figur 1 ein Übersichtsschaltbild von Teilen der Zentraleinheit
einer Datenverarbeitungsanlage, Figur 2 ein Übersichtsschaltbild des Koordinators
der Anordnung nach Figur 1 und die Figuren 3 und 4 Einzelheiten der Anordnung nach
Figur 2.
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In Figur 1 sind mit SP1, SP2, SP3 und SP4 vier voneinander unabhängige
Speicher bezeichnet, die den Zentralspeicher eines Prozeßrechners bilden. Ein Zentralprozessor
ZP bearbeitet die eigentlichen Rechneraufgaben, d. h. er verknüpft Daten entsprechend
dem ablaufenden Programm und führt logische und arithmetische Operationen durch.
Zwei Ein-Ausgabeprozessoren EAP1 und EAP2 steuern unabhängig vom Zentralprozessor
ZP den Datenaustausch zwischen den Arbeitsspeichern SP1, SP2, SP3 und SP4 und peripheren
Geräten PEG1 und PEG2. Die Prozessoren ZP, EAP1 und AP sind mit den Speichern SP1,
SP2, SP3 und SP4 über einen Koordinator KOR verbunden. Die Verbindungsleitungen
des Koordinators KOR mit den Prozessoren ZP, EAP1, EAP2 sind Leitungen für Steuersignale.
über sie kann jeder Prozessor Anforderungssignale zum Koordinator KOR senden, zum
Zeichen dafür, daß er eine Verbindung mit einem der vier Speicher wünscht. Die Anforderungssignale
sind begleitet von Adressensignalen, mit denen die Prozessoren den jeweils gewünschten
Speicher angeben. Der Koordinator KOR gibt aufgrund dieser Signale ein Schaltsignal
an ein Datenschaltfeld DASF ab, in dem jede Datenleitung DAZP, DAEAP1, DAEAP2 der
Prozessoren mit jeder Datenleitung DASP1, DASP2, DASP3 und DASP4 der Speicher verbunden
werden kann, indem Koppelelemente, die an den Kreuzungspunkten von Spalten- und
Zeilenleitungen des Datenschaltfeldes DASF liegen, durchgeschaltet werden. Der Koordinator
KOR schsltft jeweäis dc Koppelelement durch, das am Kreuzungspunkt der Spalte, die
mit der Datenleitung des das Anforderungssignal sendenden Prozessors verbunden ist,
und der Zeilenleitung, die an die Datenleitung des durch das Adressensignal bestimmten
Speichers angeschlossen ist, liegt. Nach diesem Schaltsignal sind der Prozessor
und der
Speicher miteinander verbwnienu lmz es können Daten ozvYiMcjhQe
Yhnen übertragen werden. Es können gleichzeitig mehrere Koppelelemente durchgeschaltet
sein.
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Die Datenübertragung kann in der Weise gestartet werden, daß den Prozessoren
vom Koordinator KOR gemeldet wird, daß die Datenverbindung hergestellt ist und der
Prozessor ein Aktivierungssignal an den Speicher gibt. Entsprechend können die Speicher
nach Beendigung der Datenübertragung ein Ende signal unmittelbar an die Prozessoren
senden, die darauf das Ende der Datenübertragung dem Koordinator KOR melden, damit
dieser die Verbindung wieder aufhebt. Im Ausführungsbeispiel wird das Aktivierungssignal
zu Beginn einer Datenübertragung unmittelbar vom Koordinator auf die Speicher gegeben.
Diese melden die Beendigung der Datenübertragung dem Koordinator, der daraufhin
die Verbindung aufhebt und den Prozessoren die Beendigung der Datenübertragung mitteilt.
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Auf diese Art können mehrere Koppelelemente des Datenschaltfeldes
DASF gleichzeitig durchgeschaltet und daher mehrere Prozessoren mit Speichern verbunden
werden. Z. B. kann der Zentralprozessor ZP ein im Speicher SP3 enthaltenes Programm
abarbeiten, während der Ein-Ausgabeprozessor EAP1 Daten von peripheren Geräten PEG1
in den Speicher SP4 einträgt und der Ein-Ausgabeprozessor EAP2 Daten aus dem Speicher
SP1 an periphere Geräte PEG2 übergibt.
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Für den Fall, daß zwei oder mehrere Prozessoren gleichzeitig eine
Anforderung auf Zugriff zu demselben Speicher stellen, sind zweckmäßig den Prozessoren
unterschiedliche Prioritäten zugeordnet, und zwar dem Zentralprozessor die höchste
Priorität, dem Ein-Ausgabeprozessor EAP1 entsprechend der Bedeutung oder Verarbeitungsgeschwindigkeit
der von ihm gesteuerten peripheren Geräte PEG1 die nächst niedrige und dem Ein-Ausgabeprozessor
EAP2, ebenfalls entsprechend der Bedeutung der an ihn angeschlossenen Geräte PEG2,
die niedrigste Priorität. Stellen z. B. der Zentralprozessor und einer der Ein-Ausgabeprozessoren
EAP1 oder EAP2 gleichzeitig eine Anforderung auf Datenübertragung an den Koordinator
KOR, so wird zunächst die Anforderung des Zentralprozessors ZP und dann die des
Ein-Ausgabeprozessors EAP1, EAP2 bearbeitet. Auf diese Weise wird sichergestellt,
daß die im allge-
meinen wichtigsten Operationen des Zentralprozessors
vorrangig durchgeführt werden.
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Die Priorität geht aber vorteilhaft nicht so weit, daß eine laufende
Datenübertragung zwischen einem Speicher und einem Prozessor mit niedriger Priorität
durch die Anforderung eines Prozessors mit höherer Priorität unterbrochen wird.
Sind z. B. der Ein-Ausgabeprozessor EAP2 und der Speicher SP miteinander verbunden
und stellt der Zentralprozessor ZP eine Anforderung auf Zugriff zum Speicher SP2,
so muß dieser auf die Herstellung der Verbindung warten, bis die laufende Übertragung
beendet ist.
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Die Priorität kann auch dadurch eingeschränkt sein, daß die Reihenfolge
des Auftretens von Anforderungen auf Speicherzugriff berücksichtigt wird. ist z.
B. eine Verbindung zwischen dem Ein-Ausgabeprozessor EAP1 und dem Speicher SP3 hergestellt,
und dadurch eine Anforderung des Prozessors EAP2 auf Zugriff zum Speicher SP3 unterdrückt
worden, und kommt ferner noch eine Anforderung des Zentralprozessors ZP auf Zugriff
zum Speicher SP3 hinzu, so wird nach Beendigung der Datenübertragung zwischen dem
Prozessor EAP1 und dem Speicher SP3 zunächst die Anforderung des Ein-Ausgabeprozessors
EAP2 bearbeitet, bis die Anforderung des Zentralprozessors ZP berücksichtigt wird.
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Ferner soll sichergestellt sein, daß ein Prozessor mit seiner Anforderung
den Koordinator nicht blockieren kann. Dies wird dadurch erreicht, daß nach Bearbeitung
einer Anforderung eine neue Anforderung gestellt werden muß, wenn derselbe Prozessor
wieder eine Verbindung erhalten soll.
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In Figur 2 sind mit ZP wieder der Zentralprozessor und mit EAP1 und
EAP2 die Ein-Ausgabeprozessoren bezeichnet. Mit jedem Prozessor ist eine Einheit
KP1, KP2, KP3 des Koordinators verbunden. Diese Einheiten nehmen die Prozessorsignale
entgegen und verteilen sie auf Einheiten KS1, KS2, KS3, KS4, die jeweils mit einem
Speicher verbunden sind. Von der Einheit KS1 wird der Speicher SPI, von der Einheit
KS2 der Speicher SP2, von der Einheit KS3 der Speicher SP3 und von der Einheit KS4
der Speicher SP4 gesteuert.
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Das Anforderungssignal auf SPE icllelzugriff wird vom Zentralprozessor
ZP auf eine Leitung ZAP1 gegeben. Uber Adressenleitungen ADPX wird der Keordinatoreinheit
KP1 das Adressensignal des Speicers zugeführt, zu dem der Zentralprozessor ZP Zugriff
haben will. Liegt z. B. auf beiden Adressenleitungen ADP1 eine "1", so wird zum
Speicher SPI zugegriffen, bei einer 11111 auf der ersten Leitung und einer "O" auf
der zweiten Leitung wird zum Speicher P2 zugegriffen und so fort. ueber die zwei
Leitungen können daher alle vier Speicher adressiert werden. Die mit den Prozessoren
verbundenen Keordinatoreinheiten KP1, KP2 und KP3 enthalten zum Decodieren der ihnen
über die Leitungen ADP1, ADP2 und ADP3 zugeführten Adressensignale einen Decodierer,
der in Abhängigkeit der Adressensignale eine von vier Leitungen mit einem Aufrufsignal
belegt. In der Einheit KP1 sind dies die Leitungen AP1S1, die bei einer Anforderung
auf Zugriff zum Speicher SP1 mit einem Signal belegt sind, die Leitung AP1S2 für
das Aufrufsignal zum Speicher SP2, die Leitung AP1S3 für den Aufruf des Speichers
SP3 und die Leitung AP1S4 für den Aufruf zum Speicher SP4. Entsprechend gehen von
der Speicherauswahleinheit SAW2 vier Leitungen AP2S1, AP2S2, AP2S3 und AP2S4 zu
den mit den Speichern verbundenen Koordinatoreinheiten KS1, KS2, KS3 und KS4 aus.
Die vier Ausgangsleitungen der Speicheranwahleinheiten SAW3 für die Speicheraufrufsignale
sind die Leitungen-AP3S1, AP3S2, AP3S3 und AP354. Die Einheiten KP1, KP2 und KP3
sind identisch aufgebaut.
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Sie decodieren daher die ihnen zugeführten Adressensignale in gleicher
Weise und belegen daher bei gleichen Adressenleitungen entsprechende Ausgangsleitungen
mit einem Aufrufsignal. Wird die Adresse des Speichers SPI eingegeben, dann erscheint
das Aufrufsignal auf den Leitungen AP1S1 bzw. AP2S1 bzw. AP3S1. Bei Zufuhr des Adressensignals
für den Speicher SP2 werden die Leitungen APiS2 (i = 1, 2, 3), bei Zufuhr des Adressensignalswfür
den Speicher SP3 die Leitungen APiS3 und bei Zufuhr des Adressensignals für den
Speicher SP4 die Leitungen APiS4 mit dem Aufrufsignal belegt.
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Die Signale auf den Leitungen APiS1 gelangen auf die mit dem Speicher
SP1 verbundene Einheit KSI, die Signale auf den Leitungen APiS2 auf die Einheit
KS2, die Signale auf den Leitungen APiS3 auf die Einheit KS3 und die Signale auf
den Leitungen APiS4 auf die Einheit KS4. Die Einheiten KSk (k = 1, 2, 3, 4) erkennen
daher
aus den Anforderungasignalen, von welchem Prozessor die
Anforderung gestellt ist. Sie scha]ten daher aufgrund dieses Anforderungssignals
das Koppelelement des Datenschaltfeldes DASF (Fig. 1), das den Speicher, dem sie
zugeordnet sind, mit dem Prozessor, von dem das Anforderungssignal kommt, verbindet.
Die Einheit KS1 gibt z. B. bei einem Anforderungssignal des Prozessors EAP2 auf
eine Ausgangsleitung DP3S1 das Steuersignal für das Datenschaltfeld. Uber die Leitungen
DP2S1 und DP1S1 wird das Schaltfeld bei Zugriffsanforderungen vom Ein-Ausgabeprozessor
EAP1 bzw. dem Zentralprozessor ZP gesteuert. Die Einheit KS2 hat entsprechende Ausgangsleitungen
DPiS2, die Einheit KS3 die Ausgangsleitungen DPiS3 und die Einheit KS4 die Ausgangsleitungen
DPiS4. Insgesamt ergeben sich zwölf Ausgangsleitungen, entsprechend den zwölf Koppelpunkten
des Datenschaltfeldes DASF (Fig. 1). Mit dem Belegen der Leitungen DPiSk ist der
Datenweg zwischen dem die Anforderung stellenden Prozessor und dem adressierten
Speicher hergestellt. Es muß nun noch der Speicher aktiv gemacht werden. Hierzu
geben die Einheiten KSk Aktivierungssignale über Zugriffsleitungen ZSk unmittelbar
auf den Speicher. Zweckmäßig sind diese Aktivierungssignale gegenüber den Schaltsignalen
auf den Leitungen DPiSk verzögert, damit der Datenweg sicher geschaltet ist, bis
das erste Datum auf dem Datenweg liegt.
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Die den Speichern zugeordneten Einheiten KS1, KS2, KS3 und KS4 enthalten
Aufrufsignalspeicher, in denen die über die Leitungen APiSk zugeführten Aufrufsignale
gespeichert sind. Die Ausgabe eines Schaltsignals von der Einheit KS1 über eine
der Leitungen DPiS1 wird den mit den Prozessoren verbundenen Einheiten KPi über
Ouittierleitungen OPISI, QP2S1 und QP3S1 rückgemeldet. Entsprechend werden die von
den Einheiten KS2, KS3 und KS4 ausgegebenen Schaltsignale über Quittierleitungen
QPiS2, QPiS3 und QPiS4 den Einheiten KPi gemeldet. Diese Einheiten enthalten Quittiergatter
OG1, QG2 und o.G3, die aus je vier nicht bezeichneten Torschaltungen bestehen, deren
Ausgänge nach einer ODER-Verknüpfung verbunden sind. Die jeweils am weitesten links
gezeichnete Torschaltung ist dem Speicher SP1 bzw. der Einheit KS1 zugeordnet und
wird von dieser mit einem Quittiersignal über eine Quittierleitung QKS1 gesteuert.
Der zweite Eingang der Torschaltung liegt an der Quittierleitung QP1S1, der zweite
Eingang der linken Torschaltung des Quittiergatters QG2 an der Quittierleitung QP2S1
und der zweite Eingang der linken Tor-
schaltung des Quittiergatters
~(#3 an der Quittierleitung OP3S1.
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Die zweite Torschaltung der Ouittiergatter OG1, QG und OG3 ist der
mit dem Speicher SP2 verbundenen Koordinatoreinheit KS2 zugeordnet und von dieser
über eine Quittierleitung ()KS2 gesteuert.
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Entsprechend sind die weiteren Torschaltungen von den Einheiten KS3
und KS4 über Quittierleitungen OKS3 und KS gesteuert. Bei Ausgabe der Schaltsignale
für die Koppelelemente des Datenschaltfeldes tritt am Ausgang der Ouittiergatter
QGi ein Signal auf, das den Speicherauswahleinheiten SAWi zugeführt ist und in diesen
bewirkt, daß das auf den Leitungen APiSk ausgegebene Aufrufsignal zurückgenommen
wird. Dies ist deshalb möglich, weil das Aufrufsignal in den Einheiten KSi gespeichert
ist. Gleichzeitig wird den Prozessoren ZP, EAPI, EAP2 über Quittierleitungen OPI,
QP2, OP3 mitgeteilt, daß ihre Anforderung bearbeitet wird.
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Nach Beendigung der Datenübertragung sendet der an der Übertragung
beteiligte Speicher über eine Quittierleitung QS1, QS2, QS3, QS4 ein Quittungssignal
an die ihm zugeordnete Einheit KSI, KS2, KS3, KS4. Diese schaltet daraufhin das
Signal auf ihrer Ausgangsleitung QKSk um, das Ausgangssignal des Quittiergatters
QGi wird ebenfalls geändert, woraus die angeschlossene Speicherauswahleinheit SAWi
erkennt, daß die Datenübertragung beendet ist. Sie gibt ein entsprechendes Quittungssignal
über die Leitung QPi auf den ihr zugeordneten Prozessor. Gleichzeitig mit der Ausgabe
eines Quittungssignals auf die Ausgangsleitung QKSi wird der Speicher für das Aufrufsignal
in den Einheiten KSi gelöscht und das Schaltsignal auf der Leitung DPiSk verschwindet.
Die Datenverbindung zwischen dem Prozessor und dem Speicher ist damit unterbrochen.
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Um zu verhindern, daß im Falle eines Fehlers, bei dem auf einer der
Leitungen QSi kein Quittungssignal vom Speicher eingeht, die Datenverbindung stets
erhalten bleibt, werden die Anforderungssignale ZAP1, ZAP2 und ZAP3 der Prozessoren
den Koordinatoreinheiten KSi unmittelbar zugeführt. Erhält ein Prozessor nach Aufbau
einer Datenverbindung oder nach Übertragung eines bestimmten Datums vom oder zu
einem Speicher kein Quittungssignal über die Leitung QPI, welches das Ende der Datenübertragung
anzeigt, nimmt er das Anforderungssignal zurück. Dies wirkt in den Koordinatoreinheiten
KSi wie ein Ouittungssignal vom Speicher über die
Leitung OSk,
so daß darauf der P-v7essor jn der besctrieSenèn Weise vom Speicher getrennt wird.
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In der bisherigen Beschreibung der Anordnung nach Figur 2 wurde vorausgesetzt,
daß Jeweils nur ein Prozessor ein Anforderungssignal zu einem Speicher stellt. Es
kann jedoch der Fall auftreten, daß gleichzeitig zwei Prozessoren eine Anforderung
auf Zugriff zum seltxn Speicher stellen. Zur Bearbeitung dieses Kollisionsfalles
enthalten die Einheiten KSi je eine Prioritierungsschaltung, in der die unterschiedlichen
Prioritäten der Prozessoren eingestellt sind. Der Zentralprozessor ZP habe die höchste
Priorität, es folgt der Ein-Ausgabeprozessor EAP1. Die niedrigste Priorität habe
der Ein-Ausgabeprozessor EAP2. Stellen der Zentralprozessor ZP und der Ein-Ausgabeprozessor
EAP1 gleichzeitig eine Anforderung auf Zugriff zum Speicher SPI, so gibt die Einheit
KS1 zunächst ein Schaltsignal auf die Leitung DP1S1, damit der Zentralprozessor
ZP mit dem Speicher SP1 verbunden wird. Nach Eintreffen des Quittungssignals QS1
wird die Leitung DP2S1 mit einem Signal belegt, mit dem die Verbindung zwischen
dem Ein-Ausgabeprozessor EAP1 und dem Speicher SP1 hergestellt wird.
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Bei einer strengen Prioritierung der Prozessoren kann der Fall eintreten,
daß ein Prozessor niedriger Priorität über lange Zeit keinen Zugriff zu einem Speicher
erhält, weil die Prozessoren höherer Priorität stets eine Zugriffsanforderung stellen.
Die Einheiten KSi können zur Vermeidung dieses Nachteils Zugriffssperren enthalten,
die bewirken, daß, wenn durch eine Bearbeitung eine andere Anforderung niedrigerer
Priorität unterdrückt wurde und während der Bearbeitung eine weitere Anforderung
höherer Priorität als die bearbeitete Anforderung hinzukommt, zunächst die Anforderung
mit der niedrigeren Priorität bearbeitet wird.
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Im Falle einer Störung kann ein Prozessor eine Dauerzugriffsanforderung
abgeben, die einen Speicher blockieren würde. Schaltungsmaßnahmen sorgen dafür,
daß nach Eintreffen eines Cuittungssignals vom Speicher über eine der Leitungen
Si die bearbeitete Anforderung in den Einheiten KSi gelöscht wird, und eine neue
Anforderung desselben Prozessors erst dann bearbeitet wird, wenn das Anforderungssignal
zurückgenommen und eine neue Anforderung gestellt wird.
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Figur 3 zeigt eine der den Spëiolleln zugeo:dneten Koordinatoreinheiten
KSI, KS2, KS3, KS im einzelnen. Die von den Speicherauswahleinheiten SAH1, SAW2
und SAW3 (Fig. 2) kommenden Leitungen AP1Sk, AP2Sk, AP3Sk sind mit den einen Eingängen
von als Koinzidenzschaltungen arbeitenden ODER-Gliedern N06, N07 und N08 verbunden.
Deren Ausgänge sind an die einen Kontakte eines Umschalters US angeschlossen, dessen
Ausgänge über nicht bezeichnete Invertierglieder mit den Eingängen von Speichern
AS1, AS2, AS3 für die Aufrufsignale verbunden sind. In einem weiteren Speicher SSk
wird ein Steuersignal für den zugeordneten Speicher gebildet.
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Jeder Speicher hat zwei Ausgänge Q, Q, an denen zwei zueinander inverse
Signale auftreten. Diese Signale werden Eingängen einer Prioritätsschaltung PRS
mit NAND-Gliedern N1, N2 und N3 zugeführt, deren Ausgänge die Leitungen DP1Sk, DP2Sk
und DP3Sk speisen, die zu Steuereingängen des Datenschaltfeldes DASF (Fig. 1) führen.
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Im folgenden wird die Funktion der Schaltung nach Figur 3 für den
Fall beschrieben, daß erstmalig von einem Prozessor eine Anforderung auf Zugriff
zu dem mit der Schaltung nach Figur 3 verbundenen Speicher gestellt wird. Im Ruhezustand
sind die Kontakte des Umschalters US in der eingezeichneten Stellung. Wird kein
Anforderungssignal gestellt, wird den Speichern AS1, AS2 und AS3 ~O"-Signal zugeführt,
das an ihren Ausgängen Q wieder ausgegeben wird.
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Die NAND-Glieder N1, N2 und N3 geben daher Signal ab, zum Zeichen
dafür, daß keine Datenverbindung geschaltet sein soll. Am Ausgang 5 des Speichers
SSk liegt "O"-Signal, das auf den einen Eingang eines NAND-Gliedes N4 gelangt, dessen
anderem Eingang von einem Quittungsflipflop QFF Signal zugeführt ist. Auf der Leitung
ZSk, die zum Steuereingang des Speichers SPk führt, liegt daher nl"-Signal, zum
Zeichen dafür, daß der Speicher nicht aktiv sein soll.
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Für die Beschreibung der Funktion der Koordinatoreinheit nach Figur
3 wird angenommen, daß der Ein-Ausgabeprozessor EAP1 (F# 2) eine Anforderung auf
Zugriff zu dem Speicher stellt, dem die Anordnung nach Figur 3 zugeordnet ist. Es
erscheint daher auf der Leitung AP2Sk "O"-Signal, das von der voraussetzungsgemäß
freigegebenen Torschaltung N07 auf den Umschalter US gegeben und von diesem über
ein Invertierglied an den Eingang des Speichers AS2 gelegt wird. Mit dem nächsten
Taktimpuls auf der Leitung Tl wird
der Speicher AS2 gesetzt, ,
en seinen Ausgang ° erscheint 0 gnal und an seinem Ausgang U "C"-Signal. Da der.
Ausgang Q des Speichers nl auf "1"-Signal liegt, erscheint am usgang des NAi#-Gliedes
N2 der Prioritierungsachaltung PRS "O"-Signal, das über die Leitung DP2Sk zum Datenschaltfeld
DlSF übertragen wird und dort ein Koppelelement durchschaltet, das den Ein-Ausgabeprozessor
EAP1 mit dem Speicher SPk verbindet.
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Das am Ausgang Q des Speichers A52 auftretende "O"-Signal sperrt das
NSATD-Glied N3 der Prioritierungsschaltung PRS. Ferner bewirkt es, daß das Ausgangssignal
eines NAND-Gliedes N7, das bisher "O" war, "1" wird. Das Ausgangssignal eines weiteren
NAND-Gliedes N6, das den Umschalter US steuert, wird daher "O" und der Umschalter
US nimmt die nicht gezeicnnete Schalterstellung ein. In dieser Stellung gelangt
auf die Speicher AS1 und AS3 weiterhin "O"-Signal, auf die Eingänge der Speicher
AS2 und 55k aber "1"-Signal.
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Mit dem nächsten Taktimpuls auf der Leitung T1 worden diese Signale
in die Speicher übernommen, was keine nderung des Zustandes der Speicher AS1, AS2
und AS3 zur Folge hat. Am Ausgang Q des Speichers SSk erscheint jedoch "1"-Signal,
das Signal auf der Leitung ZSk wird "O" und der Speicher SPk aktiviert. Damit beginnt
die Datenübertragung zwischen diesem Speicher und dem Ein-Ausgabeprozessor EAPI.
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Das am Ausgang Q des Speichers 85k auftretende tB O"-Signal bewirkt
keine Anderung der Ausgangssignale von NOR-Gliedern N02 und N04, da diese weiterhin
"1"-Signal von den NAND-Gliedern N1 und N3 erhalten. Dagegen wird beiden Eingängen
eines NOR-Gliedes N03 "O"-Signal zugeführt, so daß dessen Ausgangssignal "1" wird
und auf der Leitung QP2Sk ein Quittungssignal erscheint, das der dem Prozessor EAP2
zugeordneten Einheiten KP2 zugeführt wird und dort die Rücknahme des Aufrufsignals
auf der Leitung AP2Sk bewirkt.
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Ferner ist die Koinzidenzbedingung für ein UND-Glied U2, dessen erster
Eingang an den Ausgang des NOR-Gliedes N03 und dessen anderer Eingang mit der Leitung
ZAP2, auf der das Anforderungssignal des Ein-AusgabeprozessorsEAP2 liegt, vorbereitet.
Am Ausgang eines vom UND-Glied U2 gesteuerten NOR-Gliedes N05 tritt daher "1"-Signal
auf, so daß mit dem nächsten Taktimpuls auf einer Taktleitung T2, die zweckmäßig
mit der Taktleitung T1 verbunden ist, das Quittungsflipflop OFF die Schaltstellung
beibehält, in der am Ausgang # "1"-Signal liegt.
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Nach Beendigung der DatanW#er#&gung legt der die Quittierleitung
QSk "O"-Signal, das infolge der Invertierung im NAND-Glied N5 am Vorbereitungseingang
des Quittungsflipflops QFF "1"-Signal ergibt. Mit dem nächsten Taktimpuls auf der
Taktleitung T2 wird das C'uittungsflipflop daher umgeschaltet. Aus dem Signalwechsel
auf der Leitung QKSk erkennt die Einheit KP2 (Fig. 2), daß das Ouittungssignal vom
Speicher SPk eingegangen ist, und sie meldet dies dem Ein-Ausgabeprozessor EAP2,
worauf dieser das auf der Leitung ZAP2 stehende Anforderungssignal zurücknimmt.
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Das Umschalten des Quittungsflipflops QFF hat weiter zur Folge, daß
das Ausgangssignal des NAND-Gliedes N6 1" wird, der Umschalter US in die eingezeichnete
Schalterstellung gebracht wird und daher neue Aufrufsignale in die Speicher AS1,
AS2 und A53 eingetragen werden können. Es wird vorausgesetzt, daß keine neue Anforderung
und daher auch kein Aufrufsignal vorliegt; das auf der Leitung AP2Sk liegende Signal
wurde bereits bei Ausgabe des Steuersignals für das Datenschaltfeld durch den Signalwechsel
auf der Leitung QP2Sk von der Koordinatoreinheit KP2 (Fig. 2) zurückgenommen. Auf
der Ausgangsleitung DP2Sk der Prioritierungsschaltung PRS wird daher wieder nl-Signal
gelegt und die Verbindung zwischen dem Prozessor EAP1 und dem Speicher SPk getrennt;
der Ausgangszustand ist wieder erreicht.
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Stellt der Zentralprozessor ZP oder der Ein-Ausgabeprozessor EAP2
eine Anforderung, während die des Ein-Ausgabeprozessors EAP1 bearbeitet wird, so
werden die dadurch entstandenen Aufrufsignale zunächst nicht in die Speicher AS1
und AS2 eingetragen, da die Ausgänge der ODER-Glieder N06 und N08 durch den Umschalter
US von den Eingängen der Speicher AS1- und AS3 getrenntvsind. Erst nach Erscheinen
eines Quittungssignals vom Speicher SPk auf der Leitung QSk und nach Umschalten
des Quittungsflipflops QFF können die neuen Anforderungen in den Speicher übernommen
werden.
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Liegt nur eine neue Anforderung vor, so wird diese in der oben beschriebenen
Weise bearbeitet. Stellten der Zentralprozessor ZP und der Ein-Ausgabeprozessor
EAP2 Anforderungen, so werden beide Speicher AS1 und ASD gesetzt. Am Ausgang Q des
Speichers AS1 erscheint "l"-Signal, das vom NAND-Gatter N7 invertiert wird und auf
die Leitung DP1Sk zur Steuerung des Datenschaltfeldes gege-
ben
wird. Das "O"-Signal a.nd-Lfl 3 des Speichers aS1 blockiert die NAND-Glieder N2
und N3, so daß das ~I"-Cignal am Ausgang Q des Speichers AS3 kein Schaltsignal auf
der Leitung DP3Sk ergibt.
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Das in den Speicher ASI eingetragene Aufrufsignal wird in der oben
beschriebenen Weise bearbeitet, wobei der Einheit KPI (Fig. 2) die Bearbeitung über
die Leitung OPI 5k gemeldet wird und diese das Aufrufsignal auf der Leitung AP1Sk
zurücknimmt. Die Einheit KP3 erhält keine solche Meldung über die Bearbeitung; sie
nimmt daher das Aufrufsignal auf der Leitung AP3Sk nicht zurück. Nach dem Bearbeiten
der Anforderung des Zentralprozessors wird der Umschalter US in der oben beschriebenen
Weise in die eingezeichnete Schalterstellung gebracht so daß mit dem nächsten Taktimpuls
"O"-Signal in den Speicher AS1 übernommen und dieser dadurch gelöscht wird, der
Speicher A53 dagegen nochmals das auf der Leitung AP3Sk stehende Aufrufsignal erhält,
das dann in der oben beschriebenen Weise behandelt wird. Mit einer derartigen Schaltungsanordnung
werden daher die Anforderungen des Zentralprozessors bevorzugt bearbeitet.
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Soweit bisher beschrieben, wird die Einheit nach Figur 3 nur durch
ein vom Speicher SPk über die Quittierleitung QSk ausgesandtes Quittungssignal zurückgesetzt.
Eine solche Schaltung hätte den Nachteil, daß, falls das Quittungssignal infolge
eines Fehlers des Speichers SPk oder bei Adressieren eines nicht ausgebauten Speicherbereiches,
die Einheit nicht mehr zurückgesetzt würde und daher stets für weitere Anforderungen
blockiert wäre.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils wird in den Prozessoren der Eingang
des Quittungssignals überwacht. Tritt dieses während einer vorgegebenen Zeit nicht
auf, werden die auf die Leitungen ZAP1, ZAP2, ZAP3 gegebenen Anforderungssignale
zurückgenommen. Dies hat in den Einheiten nach Figur 3 zur Folge, daß das Ausgangssignal
des NOR-Gliedes N05 "O" wird und das Quittungsflipflop QFF so umgeschaltet wird,
als. ob ein Quittungssignal über die Leitung QSk eingegangen wäre. Eine Blockierung
ist somit vermieden. Die ODER-Glieder N08 und N07 dienen dazu, vom Zentralprozessor
initiiert, Anforderungen der Prozessoren EAP1 und EAP2 zu sperren, indem auf eine
Leitung ZS "1"Signal gegeben wird. In diesem Falle sperren die ODER-Glieder N07
und N08 die auf den Leitungen AP2Sk und AP3Sk eintreffenden Anforderungssignale.
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In der bisher beschriebenen Schaltung kann u. U. der Prozessor mit
niedrigster Priorität über lange Zeit keinen Zugriff zu einem Speicher erhalten,
weil die Prozessoren höherer Priorität, also der Zentralprozessor ZP und der Ein-Ausgabeprozessor
EAP1 stets eine Zugriffsanforderung stellen. Um dies zu vermeiden, ist eine Zugriffssperre
vorgesehen, die im wesentlichen aus einer bistabilen Kippstufe SFF und einem von
diesem gesteuerten NOi-Glied NOl, sowie dem NOR-Glied N06 besteht, das in die Aufrufsignalleitung
AP1Sk geschaltet ist. Der Vorbereitungseingang der Kippstufe SFF ist an den Ausgang
Q des Speichers A53 angeschlossen, d. h. diese Kippstufe wird vorbereitet, wenn
in den Speicher AS3 ein Aufrufsignal eingetragen ist. Der dynamische Steuereingang
der Kippstufe SFF ist an das NOR-Glied N03 angeschlossen, so daß die Kippstufe umgeschaltet
wird, wenn die Datenverbindung zwischen dem Ein-Ausgabeprozessor EAP? und dem Speicher
SPk hergestellt wird und zu diesem Zeitpunkt ein Aufrufsignal im Speicher AS3 enthalten
ist. Die Kippstufe SFF gibt dann 11111-Signal auf das ODER-Glied N06, so daß die
Aufrufsignale auf der Leitung AP1Sk gesperrt sind. Der Rücksetzeingang der bi stabilen
Kippstufe SFF ist an das NOR-Glied N01 angeschlossen, dessen Eingänge mit dem ausgang
~ des Speichers AS3 und dem Ausgang des NOR-Gliedes N02 verbunden sind. Die Kippstufe
SFF wird daher zurückgesetzt, wenn im Speicher AS3 kein Aufrufsignal gesetzt ist
oder ein Steuersignal zum Herstellen einer Datenverbindung zwischen dem Ein-Ausgabeprozessor
EAP2 und dem Speicher SPk geschaltet wird.
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Figur 4 zeigt das Schaltbild der mit den Prozessoren verbundenen Koordinateneinheiten
KP1, KP2 und KP3. Mit ZAPi ist die Leitung bezeichnet, auf die der zugehörige Prozessor
das Anforderungssignal gibt. Auf die Adressenleitung ADPi schaltet er die Adresse
des Speichers, zu dem er einen Zugriff anfordert. Diese Adresse wird in einem Decodierer
DEC decodiert, an dessen Ausgänge die Leitungen APiS1, APiS2, APiS3 und APiS4 angeschlossen
sind, über welche die Aufrufsignale zu den den Speichern zugeordneten Einheiten
KSk Xbertragen werden. Der Freigabe eingang dieses Decoders DEC ist über ein Koinzidenzglied
an die Leitung ZAPi und eine bistabile Kippstufe FF1 angeschlossen, die aus zwei
NAND-Gliedern Nil und N12 besteht und von dem Anforderungssignal auf
die
Leitung ZAPi über ein lnverticrgl'ed NIO und vom Ausgangssignal des Quittungsgatters
QG1 gesteuert ist. Im Ruhezustand, in dem das Ausgangssignal der Kippstufe FF1 "O"
ist, ist das Koinzidenzglied durch das auf der Leitung ZAPi liegende "#-Signal gesperrt.
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In der Beschreibung der Figur 2 wurde erwähnt, daß mit der Ausgabe
des Steuersignals für das Datenschaltfeld von den Einheiten KSk ein Quittungssignal
über die Leitungen QPiSk zu den Einheiten KPi rückgemeldet wird, worauf diese ihr
Anforderungssignal zurücknehmen. Diese Quittungssignale sind Quittungsgattern QGi
zugeführt, die in Figur 2 eingezeichnet sind und deren Funktion dort erläutert wurde.
Eine Anforderung auf Zugriff zu einem Speicher wird dadurch gestellt, daß der Prozessor
auf die Leitung ZAPi Signal gibt, das den Schaltzustand der Kippstufe FF1 nicht
verändert, das aber bewirkt, daß der Decoder DEC freigegeben ist. Auf einer der
Leitungen APiS1, APiS2, APiS3 oder APiS4 erscheint daher ein Aufrufsignal. Wird
die Anforderung bearbeitet, indem eine Einheit KSk ein Steuersignal zum Datenschaltfeld
sendet, wird auf das Quittungsgatter QGi ein Rückmeldesignal gegeben, das bewirkt,
daß das Ausgangssignal des Gatters QGi "O" wird. Damit gibt das NAND-Glied N12 "1"-Signal
ab, die Kippstufe FF1 schaltet um und der Decoder DEC ist gesperrt.
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Das auf einer der Leitungen APiSk stehende Aufrufsignal wird zurückgenommen.
Mit der Rücknahme des Quittungssignals, bei dem das Ausgangssignal des Quittungsgatters
QGi wieder "1" wird, und nach Zurücknahme des Anforderungssignals auf der Leitung
ZAPi ist der Ausgangszustand wieder erreicht, in dem die Kippstufe FF1 "O"-Signal
abgibt. Sinne neue Anforderung des Prozessors ist nur dann wirksam, wenn er das
auf der Leitung ZAPi stehende Anforderungssignal zurücknimmt und ein neues Anforderungssignal
setzt.
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Es wurde schon beschrieben, daß den Prozessoren die Bearbeitung ihrer
Anforderungen mit Quittungssignalen, die auf Leitungen QPi gegeben werden, gemeldet
wird. Die Speicher von Datenverarbeitungsanlagen können verschiedene Ausbaugrade
aufweisen. Bei nicht voll ausgebauten Speichern kann ein Fehler dadurch begangen
werden, daß ein nicht ausgebauter Speicherbereich angewählt wird.
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In einem solchen Falle li-efert der Speicher zwar ein Quittungssignal
für die Beendigung der Datenübertragung, aber auch ein
Fehlersignal,
das auf eine Leitung SFPi aurchgeschaltet wird.
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Zum Erkennen eines solchen Fehlers und zum Erzeugen der Quittungssignale
für die Prozessoren ist in den den Prozessoren zugeordneten Einheiten eine Kippstufe
FF2 und ein NAND-Glied N13 enthalten, das an die Kippstufe FF2 angeschlossen ist.
Im Ruhezustand, wenn kein Anforderungssignal auf der Leitung ZAPi steht, ist die
Kippstufe FF2 von dem Invertierglied N10 in den Schaltzustand zurückgesetzt, in
dem auf das NAND-Glied N13 ?"-Signal gegeben wird. Da, wie oben beschrieben, die
Kippstufe FF1 im Ruhezustand "O"-Signal abgibt, ist somit das Ausgangssignal des
NAND-Gliedes N13 und damit das Quittungssignal auf der Guittierleitung OPi ~1".
Nach Eingang des Quittungssignals am Quittungsgatter QGi schaltet die Kippstufe
FF1 um und das Quittungssignal auf der Leitung QPi wird "O". Dem Prozessor wird
damit gemeldet, daß seine Anforderung bearbeitet wird. Es wird zunächst vorausgesetzt,
daß kein Speicherfehler vorliegt, der eine Fehlermeldung auf der Leitung SFPi bewirkt.
In diesem Falle liegt auf dieser Leitung "O"-Signal. Wird das Quittungssignal am
Eingang des Quittungsgatters QGi weggenommen, wird dessen Ausgangssignal "1", was
keine Wirkung auf den Schaltzustand der Kippstufe FF1 hat, aber die Kippstufe FF2
so schaltet, daß sie dem NAND-Glied N15 "O"-Signal zuführt. Damit wird auf die Leitung
QGi "i-Signal geschaltet. Liegt dagegen ein Speicherfehler vor und wird daher dem
Vorbereitungseingang der Kippstufe FF2 "1"-Signal zugeführt, schaltet die Kippstufe
FF2 nicht um und die Leitung QGi bleibt auf "O"-Signal. Der Prozessor stellt fest,
daß das Quittungssignal nicht zurückgenommen wird, und er gibt eine entsprechende
Fehlermeldung ab. Durch Unterdrücken des Quittungssignals kann also dem Prozessor
ein Speicherfehler gemeldet werden.
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17 Patentansprüche 4 Figuren
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