DE3221908C2 - Schaltungsanordnung mit mehreren Verarbeitungseinheiten in einem Fernmeldesystem - Google Patents

Abstract

Das Fernmeldesystem weist mehrere Verarbeitungseinheiten (VE1, . . ., VE4), z.B. Mikroprozessorsysteme, auf, zwischen denen Nachrichten übertragen werden und die mit einem Mehrfachanschlußspeicher (MPS) verbunden sind. Ein wirtschaftlich und flexibel einsetzbares Fernmeldesystem läßt sich dadurch erreichen, daß der Mehrfachanschlußspeicher (MPS) als Kommunikationsnetzwerk ausgebildet ist, über das die Nachrichten asynchron und blockweise zwischen den Verarbeitungseinheiten (VE1, . . ., VE4) ausgetauscht werden. Diese sind über eine Schnittstellensteuerung (SST), durch die die Reihenfolge der Speicherzugriffe festgelegt wird, mit dem Mehrfachanschlußspeicher (MPS) verbunden.

Description

tungen oder Bussysteme AYLl, MZ. 2, ML 3 und A/L 4 mit Verarbeitungseinheiten VfI, Vf 2, Vf 3 und Vf 4 verbunden ist Der Multiportspeicher MPS enthält eine Schnittstellensteuerung SST, einen Speichermodul SAfO und eine einen Steuerrechner enthaltende Zugriffssteuerung ZST. Die Schnittstellensteuerung SST ist durch eine weitere Mehrfachleitung ML 5 mit dem Jt Speichermodul SMO und durch eine Mehrfachleitung f§ ML 6 mit der Zugriffssteuerung ZSTVerbunden.
fi, Der Multiportspeicher ist als Kommunikationsnetzfij werk ausgebildet über ihn werden Datenblöcke zwi-Ii sehen den einzelnen Verarbeitungseinheiten VfI bis (S Vf 4 ausgetauscht Die DÄtenübertragung erfolgt mit [I 16 Bits parallel, und zwar mit einer Übertragungsge-'H schwindigkeit von 8 MBit/s. An einen Multiportspeicher ■§ AfPS können bis zu 16 Verarbeitungseinheiten ange- Ά schlossen werden. Die Mehrfachleitungen ML1, ..., % ML 6 enthalten jeweils einen Datenbus mit der entspre-■ΐ. chenden Anzahl paralleler Einzelleitungen sowie die un- '['_ terschiedlichen Steuerleitungen, die einerseits die Über-

tragung von Datenblöcken mit speicherbezogenen Bali fehlen und Signalen (Speicherzugriffe) und andererseits ν die Übertragung von Informationen mit Ein-/Ausgabe-."< Befehlen und -Signalen in FIFO- und Signalisierungsre- $ gister ermöglichen. Darüber hinaus enthalten die Mehrt; fachleitungen auch die erforderlichen Adreßbusse.
Q Die Adressierung des Speichermoduls erfolgt — wie Sf noch zu erläutern sein wird — über Segmentregister. u Damit kann der Speicherraum durch Hinzufügen von M weiteren Segmentregistern praktisch beliebig erweitert ; ΐ werden. In der Zugriffssteuerung wird die Reihenfolge ' : festgelegt, in der die einzelnen Verarbeitungseinheiten !; VfI bis Vf 4 und ein in der Zugriffssteuerung ZST ι" enthaltener Steuerrechner STR (vgl. Fig.3) auf den ;, Speichermodul SMO zugreifen.

: Die Verarbeitungseinheiten VfI bis Vf 4 enthalten

: - jeweils einen als Mikrorechner ausgeführten Hauptrechner HR sowie Ein- und Ausgaberechner EAR. Diese BestandteHe sind aus Fig.2 ersichtlich. Außer zum Nachrichtenaustausch zwischen den einzelnen Verarbeitungseinheiten kann der Multiportspeicher AiPS ;'-·■ auch als gemeinsamer Speicher für die Hauptrechner .'! der Verarbeitungseinheiten VfI bis Vf 4 eingesetzt werden, die ihrerseits ein verteiltes Mehrrechnersystem bilden, durch das die von dem Fernns.3ldesystem im jeweiligen Anwendungsfall durchzuführenden Aufgaben dezentral gesteuert werden.

Der Speichermodul SAiO ist, wie bereits erwähnt, in einzelne Speichersegmen:«·- SfG 1, SfG 2 usw. (F i g. 2) unterteilt und kann durch Hinzufügen weiterer Segmente erweiter! werden. Die Adressierung erfolgt mittels Segmentregistern SER. Zum Aufnehmen von Signalisierungsbits dienen Signalisierungsregister SIR (auch als Flag-Latches bezeichnet). Die Zugriffssteuerung ZST enthält außer dem Steuerrechner STR noch eine spezielle Schnittstellenschaltung FIPA, die einen FIFO-Speicher. eine Prioritätssteuerung sowie einen Adreßdecoder enthält. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsbestandteile wird weiter hinten erläutert
: Weitere Einzelheiten des Multiportspeichers MPS, : insbesondere der Zugriffssteuerung ZST und einer Schnittstellenschaltung SSS, sind aus F i g. 3 ersichtlich. Die Zugriffssteuerung ZST ist einmal vorhanden, wäh-■ .'.' rend die Schnittstellensteuerung SS7'(Fig. 1) für jede

angeschlossene Verarbeitungseinheit Vf 1 Vf 4 ei-

ne derartige Schnittstel'enschaltung SSS enthält. Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 sind also vier Schnittstellenschaltungen SSS vorhanden und außerdem zwei analog aufgebaute Schnittstellenschaltungen, über die der Speichermodul SMO und die Zugnfissteuerung ZSTangeschlossen sind.

Die Zugriffssteuerung ZSTenthält den Steuerrechner STR, den FIFO-Speicher mit Zugriffseinrichtung, eine Decodierlogik DfC einen Daten-Transceiver oder Datensender und -Empfänger DTR. eine Entscheidungsschaltung ARB, einen Adressen-Buffer oder -Zwischenspeicher ABU und ein Adreß-Latch- oder -Auffangregister ADL, das dem Segmentregister SER von F i g. 3 entspricht Diese Schaltungsbestandteile sind in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise durch noch zu erläuternde Bussysteme untereinander, mit den Schnittstellenschaltungen SSS und mit dem Speichermodul SMO des Multiportspeichers verbunden.

Die Schnittstellenschaltung SSS weist einen Daten-Buffer DAB, ein erstes Signalisierurtgsregister oder Flag-Latch FLL, ein dazu antiparallel angeordnetes zweites Signalisierungsregister FLL* und einen Daten-Transceiver DTR* auf, die durch Stet ν und Datenleitungen KBS eines Kommunikationsbusses — im folgenden mit KB bezeichnet — mit einer Verarbeitungseinheit im vorliegenden Fall mit der Verarbeitungseinheit Vf 1, verbunden sind.

Die Schnittstellenschaltung SSS weist außerdem eine Entscheidungsschaltung ARB* und einen Adreß-Buffer ABU*, die über Adreßleitungen KBA des Kommunikationsbusses KB mit der Verarbeitungseinheit Vf 1 verbunden sind, sowie ein Adreß-Latch ADi* auf, das ebenfalls einem Segmentregister SER entspricht. Ein Adreßbus ABi verbindet das Adreß-Latch ADL* und den Adreß-Buffer ABU* mit den Adressenleitungen IBA eines internen Busses, der zum Speichermodul SAiO führt Ein weiterer Adreßbus AB 2 verbindet den Steuerrechner STR mit der Decodierlogik DfC und dem Adreß-Buffer ABU. Ein dritter Adreßbus AB3 verbindet diesen und den Ausgang des Adreß-Latches ADL mit den Adressenleitungen IBA des internen Busses, der im folgenden mit IB bezeichnet wird.

Ein Datenbus DB1 verbindet den Daten-Transceiver DTR mit Datenleitungen IBD des internen Busses. Diese Datenleitungen IBD sind außerdem durch einen weiteren Datenbus DB 2 mit dem Daten-Transceivar DTR* verbunden.

Der durch die Datenleitungen KZ?S und KBA gebildete Kommunikationsbus KB entspricht einer der Mehrfachleitungen ML 1 bis ML 4, die die Schnittstellensteuerung SSTmit den Verarbeitungseinheiten VE i bis Vf 4 verbinden (vgl. Fig. 1). Der durch die Leitungen SBD und SBS gebildete Steuerbus SB entspricht der Mehrfachleitung ML 6: Er verbindet die Zugriffssteuerung ZSTmit den verschiedenen Schnittstellenschaltunger: SSS tier Schnittstellensteuerung SST, von denen je eine jeder Verarbeitungseinheit VfI bis Vf 4 zugeordnet ist Über die Datenieitungen SBD und IBD werden jeweils 16 Bit und über die Adreßleitungen KBA jeweils 20 Bit parallel übertragen.

Die Decodierlogik DfC ist über eine Signalleitung SL i mit den Schaltungsteilen DAB, FLL und FLL* verbunden, während eine Signalleitung SL 2 die Entscheidungsschaltung ARB mit der Entscheidungsichaltung ARB* und den entsprechenden Entscheidungsschaltungen der weiteren Schnittstellenschaltungen SSS verbindet Eine Signalleiturg SL 3 verbindet den Adreßbus AB2 mit der Entscheidungsschaltung ARBufta eine Signalleitung SL 4 den Kommunikationsbus KßA mit der Entscheidungsschaltung ARB*.

Die Übertragung von Datenblöcken oder Botschaf-

ten zwischen den Verarbeitungseinheiten über den als Kommunikationsnetzwerk ausgebildeten Multiportspeicher MPS wird im folgenden erläutert. Die Übertragung wird durch Austausch von Signalisierbits — einem sog. Handshaking-Verfahren — abgewickelt. Aus den F i g. 4 und 5 ist der zeitliche Ablauf der Signale bei dem Handshaking-Verfahren zwischen Verarbeitungseinheiten und dem Multiportspeicher ersichtlich. Es treten dabei drei Fälle auf:

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1. Eine Verarbeitungseinheit, z.B. VEX, sendet eine Botschaft an eine gewünschte andere Verarbeitungseinheit, z. B. VE 2 (Befehlscode 1) oder an einen Übertragungskanal, an dem sich eine Verarbeitungseinheit empfangsbereit gemeldet hat (Be- is fchlscode 2). Der Multiportspeicher MPS muß in diesem Fall den Zugriffswunsch der Verarbeitur.gseinheii Vc i erkennen und ein freies Spcichcrscgment SEC 1. SEG 2,... für die Botschaft bereitstellen. Da mehrere Verarbeitungseinheiten am MuI-tiportspeicher MPS angeschlossen sind, muß darüber hinaus der Zugriff auf die Speichermodule SMO geregelt werden. Nach Übernahme der Botschaft in den Speicher muß der Zielrechner, an den die Botschaft gerichtet ist, ermittelt und zum Lesen der Botschaft aufgefordert werden.

2. Eine Verarbeitungseinheit sendet eine Botschaft an einen Übertragungskanal (Befehlscode 2\ An diesem Kanal hat sich jedoch noch keine Verarbeitungseinheit empfangsbereit gemeldet. Es wird ein freies Speichersegment ermittelt und die Botschaft so lange aufbewahrt, bis sich eine Verarbeitungseinheit an dem Kanal empfangsbereit meldet.

3. Eine Verarbeitungseinheit meldet sich an einem Übertragungskanal empfangsbereit (Befehlscode 3). aber es Hegt noch keine Botschaft für diesen Kanal vor. In diesem Fall wird in einer Liste festgehalten, daß eine Verarbeitungseinheit an dem Kanal eine Botschaft empfangen kann. Kommt nun eine Botschaft an diesem Kanal im Multiportspeieher MPS an, so wird diese wie unter Abschnitt 1 beschrieben behandelt.

Die Übertragung von Datenblöcken oder Botschaften zwischen den Verarbeitungseinheiten erfolgt in folgenden Schritten (vgL auch F i g. 4 und 5}:

I. Anmelden eines Zugriffswunsches auf den Multiportspeicher, und zwar zum Senden oder zum Lesen eine." Botschaft Hierfür stehen pro Verarbeitungseinheit die zwei antiparallel angeordneten Signalisierungsregister (auch Flag-Latches) FLL und FLL* zur Verfügung, über die das Handshaking-Verfahren abgewickelt wird. Jede Änderung in einem der Signalisierungsregister löst im Steuerrechner STR (F i g. 3) oder in der jeweiligen Verarbeitungseinheit eine Unterbrechung aus und führt zur Bearbeitung der Anforderung.
Der Ablauf und die Bedeutung der Signalisierbits ist aus Fig.4 ersichtlich. Bi bis B5 sind die über die Signalisicrungsrcgistcr ausgetauschten Signalbits. KSEbedeutei »Kopf senden«, /?(7T»Botschaft übertragen« und KLE »Kopf lesen«. Die hochgesetzten Indizes (!), (2) kennzeichnen die Verarbeitungseinheit, zu der das jeweilige Signalbit aus dem Signalisierungsregister gelangt. Ein * kennzeichnet eine Zeitüberwachung, die durch die Verarbeilungseinheit durchgeführt wird, und ** eine Zeitüberwachung, die der Multiportspeicher MPS durchführt.

Die einen Zugriffswunsch anmeldende Verarbeitungseinheit setzt Bit 1, um Zugriff auf den FIFO-Speicher zu erhalten. Der Steuerrechner STR gewährt den Zugriff durch Setzen von Bit 3 und Bit 4. Bit 3 dient zur Voranmeldung, wenn der FlFO-Speicher momentan belegt ist.

II. Wurde der Zugriff auf den FIFO-Speicher gewährt. sendet die Verarbeitungseinheit einen Informationsblockoder Botschaftenkopf in den FIFO-Speicher. Aus diesem Botschaftenkopf geht hervor, an wen die Botschaft gerichtet ist. Hierbei ist zu unterscheiden zwischen einer Botschaft an eine Verarbeitungseinheit und einer sog. Verarbeitungseinheit-Suchbotschaft. Im ersten Fall ist der sendenden Verarbeitungseinheit die Empfänger-Verarbeiiungseinhei'. begannt. Im zweiten Fall muß die Empfänger-Verarbeitungseinheit vom Steuerrechner STR ermittelt werden, und zwar aufgrund einer Tabelle, in der Funktionen und Verarbeitungseinheiten einander zugeordnet werden (sog. assoziativer Blockzugriff). Diese Möglichkeit erhöht die Zuverlässigkeit des Fernmeldesystems bei hohen Leistungsanforderungen, da eine Funktion auf verschiedenen Verarbeitungseinheiten im System durchgeführt werden kann.

III. Nach dem der Steuerrechner STR die Segmentadresse in das Adreß-Auffangregister ADL geladen hat, schreibt die Verarbeitungseinheit die Botschaft in den Multiportxpeicher MPS. Da beide Vorgänge, Botschaftenkopf senden und Botschaft senden, über unabhängige Busse laufen, kann nun schon die nächste Verarbeitungseinheit auf den FIFO-Speicher zugreifen.

Der Zugriff auf das Bussystem des Speichers wird durch sog. Entscheidungsschaltungen oder Arbiter ARB geregelt. Sie gewährleisten, daß zur gleichen Zeit immer nur eine Verarbeitungseinheit auf dem Bussystem aktiv ist. Die Priorität der Zugriffe ist frei wählbar. Zum Beispiel kann eine zyklische Prioritätsvergabe erfolgen. Damit ist das Senden einer Botschaft an den Multiportspeicher MPS beendet Zur Weiterleitung der Botschaft fordert der Steuerrechner STR die ermittelte Empfangs-Verarbeitungseinheit zum Lesen der Botschaft auf. Daraufhin meldet sich diese, wie vorstehend unter I. beschrieben, mit einem Zugriffswunsch auf den Multiportspeicher MPS. indem sie Bit 1 in dem Signalisierungsregister FLL'setzt Sobald i;r FIFO-Speicher frei ist sendet die Verarbeitungseinheit den Botschaftenkopf, aus dem der Lesewunsch hervorgeht

Nach Einstellen des zugeordneten Adreß-Latches mit der Segmentadresse und Gewähren des Zugriffs durch den Steuerrechner STR — durch Setzen von Bit 5 des Flag-Latches zur Verarbeitungseinheit — kann der Lesevorgang durch die Verarbeitungseinheit beginnen. Das Ende des Schreiboder Lesevorgangs wird durch Rücksetzen aller Signalisicrungsbits angezeigt.

Bei dem weiteren obengenannten zweiten Fall, bei dem eine Verarbeitungseinheit eine Botschaft an einen Kanal sendet ist der Signalisierungsablauf der gleiche wie vorstehend unter I. beschrieben.

Die Signalisierung im dritten Fall, in dem sich z. B. die Verarbeitungseinheit VE 2 an einem Übertragungska-

nal bereit meldet, ist aus Fig.5 ersichtlich. Die dort verwendeten Bezugszeichen haben dieselbe Bedeutung wie bei Fi g. 4.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung Patentansprüche: nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Bei einer bekannten derartigen Schaltungsanordnung

1. Schaltungsanordnung mit mehreren Verarbei- (DE-OS 29 14 665) sind die Verarbeitungseinheiten, zwitungseinheiten in einem Fernmeldesystem, die einen 5 sehen denen Nachrichten übermittelt werden, drei Mi-Mehrfachanschlußspeicher aufweist, der mit einer krofechnereinheiten, die an einen gemeinsamen Speirechnergesteuerten Schnittstellensteuerung verse- eher angeschlossen sind. Diese Schaltungsanordnung ist hen ist, über welche die Verarbeitungseinheiten mit speziell für den Einsatz in einem Büdschirmtrxtsystem zumindest einem Speichermodul des Mehrfachan- ausgebildet und für andere Anwendungsfälle nicht ohne Schlußspeichers verbunden sind und durch welche io weiteres einsetzbar.

die Reihenfolge der Speicherzugriffe festgelegt Es ist darüber hinaus ein Mehrrechnersystem bewird, dadurch gekennzeichnet, daß der kannt, bei dem die verschiedenen Einzelrechner über Mehrfachanschlußspeicher (MSP) als aktive Spei- ein Busnetzwerk mit den einzelnen Modulen eines Speichervermittlungsemrichtung (Kommunikationsnetz- chers verbunden sind. Der Speicher dient in herkömmliwerk) ausgebildet ist, über die Nachrichten asyn- is eher Weise zum Einschreiben und Auslesen von Daten, chron und blockweise zwischen den Verarbeitungs- wird andererseits aber auch für den Datenaustausch einheiten (VE 1, ..„ VE 4) ausgetauscht werden; daß zwischen den Rechnereinheiten verwendet (US-PS den Verarbeitungseinheiten (VEl,.., VE4) je zwei 35 66 363). Dieser Datenaustausch dient aber dem antiparaiul angeordnete Signalisierungsregister Zweck, die Leistungsfähigkeit des Mehrrechnersystems (SIR: FLL, FLL*) zugeordnet sind, über die eai asyn- 2ö zu erhöhen, insbesondere das gleichzeitige Abarbeiten chroner Zugriff auf den Mehrfachanschlußspeicher verschiedener Aufträge zu ermöglichen. Für fernmelde- (MPS) eingeleitet wird, und daß der Mehrfachan- technische Zwecke, bei denen häufig große Datenmenschlußspeicher fMPS) mit einem FIFO-Speicher (FI- gen zwischen verschiedenen Endpunkten übermittelt FG) versehen ist, in den jeweils nach Freigabe durch werden, ist das Mehrrechnersystem nicht speziell vorgeden die Schnittstellensteuerung (SST) steuernden 25 sehen.

Steuerrechner (ZST, STR) ein das Ziel eines zugehö- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

rigen Datenblocks kennzeichnender Informations- Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu

block eingeschrieben wird. schaffen, die als flexible und wirtschaftliche Steuerung

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- für fernmeldetechnische Anlagen, insbesondere in Fäldurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachanschluß- 30 len von hohen Datendurchsätzen, geeignet ist.
speicher (MPS) einzelne Speichersegmente (SEG 1, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in SEG 2) aufweist, die über Segmentregister (SER) Patentanspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordadressiert werden. nung gelöst

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrfachan- 35 Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Schlußspeicher (MPS) intern getrennte Busse (IB. Die Vorteile der Erfindung liegen u. a. darin, daß über SB) für die Übertragung von Datenblöcken und von den Mehrfachanschlußspeicher eine lose Kopplung Informationsblöcken aufweist. mehrerer Mikrorechner erreicht wird, und daß dieser

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge- Speicher als Kommunikationsnetzwerk zwischen den henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 40 Verarbeitungseinheiten dienen kann. In diesem Fall der Mehrfachanschlußspeicher (MPS)m\\ einer Ent- dient er als aktive Speichervermittlungseinrichtung zum Scheidungsschaltung (ARB, ARB*) versehen ist. Übermitteln von Botschaften zwischen den verschiededurch die den einen Zugriff auf interne Busse (IB) nen Verarbeitungseinheiten. Aufgrund der Segmentredes Mehrfachanschlußspeichers anfordernden Ver- gister-Adressierung ist der Mehrfachanschlußspeicher arbeitungseinheiten nach einer vorgebbaren Rang- 45 praktisch unbegrenzt erweiterbar, da er um beliebig folge einzeln der Zugriff zugeteilt wird. weitere Speichersegmente ergänzt werden kann.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genden anhand der Zeichnung erläutert.
Verarbeitungseinheiten (V£ 1,.., VE4) durch je ei- Es zeigt

nen Kommunikationsbus (ML 1,.., ML4) mit der 50 Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung

Schnittstellensteuerung (SST) des Mehrfachan- in einem Fernmeldesystem in Blockdiagrammdarstel-

schlußspeichers (MPS) verbunden sind, und daß die lung;

Schnittstellensteuerung (SST) durch einen internen F i g. 2 einen Mehrfachanschlußspeicher der Schal-Bus (ML 5) mit einem Speichermodul (SMO) und tungsanordnung nach F i g. 1:

durch einen Steuerbus (ML6) mit der Zugriffssteue- 55 Fig. 3 weitere Einzelheiten des Mehrfachanschluß-

rung (ZST) des Mehrfachanschlußspeichers (MPS) Speichers nach F i g. 2;

verbunden ist. F i g. 4 ein Zeitdiagramm der Signalbits bei der Über-

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge- tragung einer Botschaft von einer ersten Verarbeitungshenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einheit über den Mehrfachanschlußspeicher an eine Schniustellensteuerung (SST) je eine den Verarbei- μ zweite Verarbeitungseinheit, und

tungseinheiten (VE 1 VE4), dem Speichermodul Fig.5 ein Zeitdiagramm der bei einer anderen Art

(SMO) und der Zugriffssteuerung (ZST) zugeordne- der Zugriffseinleitung von einer Verarbeitungsein-

te Schnittstellenschaltung (SSS) aufweist, die unter- heit an einen Übertragungskanal ausgesandien Signal-

einander durch einen Steuerbus (SB) verbunden bits.

sind. 65 Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einem Fernmeldesystem (Fig. I) weist einen Mehrfach-

anschlußspeicher MPS — im folgenden auch als Multi-

portspeicher bezeichnet — auf, der durch Mehrfachlei-