CONTROL OF A CHANNEL CONNECTION

Abstract: 1. A channel terminal control unit for a data processing system, comprising a central processor, a working store (AS), and an input/output processor (IOP) which is connected to the central processor via a central bus system (D-BUS, C-BUS) and handles the data traffic with a plurality of peripheral devices (P1 ... Pz), wherein the individual channels are connected on the one hand to the central bus system (D-BUS, C-BUS) and on the other hand are connected via a channel interface (KS) to a device control unit (GS1 ... 8) to which one or more than one peripheral device is in turn connected, and wherein for each channel there is provided a channel control unit (KC) and a data store (DM) having a capacity corresponding to the width of the central bus system (D-BUS, C-BUS) for the intermediate storage of the data to be transmitted via the channel interface (KS), characterised in that in order that control words can be obtained for a preview each channel is assigned a control store (CM) for in each case two control words operating in an alternating buffer operation, and that in order to prepare the next data transport sequence with the assistance of a control word address indicator contained in the control word a switch-over is made to the respective alternative control word which triggers a data transfer of a new data word into the data store (DM), whilst on the basis of a status word generated in the channel control unit (KC) and made available in a status store (STM) promptly before the new switch-over of the control word indicator the input/output processor (IOP) requests a further control word for reloading into the control store (CM).

Description: Multiplex-Kanalanschluss-Steuerung Die Erfindung bezieht sich auf eine Multiplex-Kanalanschluss-Steuerung gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Peripheriegeräte werden von Geräte steuerungen betrieben, die in bekannter Weise über eine Kanalschnittstelle einen direkten Anschluss zu einem Multiplex-Kanal haben. Derartige Steuerungen können dabei wahlweise ein Einzelgerät oder eines von mehreren angeschlossenen Geräten im Einzelbetrieb, d.h. Selektorbetrieb oder mehrere Geräte simultan im Multiplexbetrieb bedienen. Der hierzu benötigte Multiplexkanal ist beispielsweise über einen zentralen Bus an einen vorzugsweise mikroprogrammierten Ein/Ausgabeprozessor angeschlossen, in dem die allen Peripheriegeräten gemeinsamen Ein- und Ausgabeoperationen ablaufen. Es handelt sich dabei insbesondere um den Verkehr mit dem Zentralprozessor, in dem das Arbeitsprogramm abläuft, weiterhin um die Fortschaltung bei Kettungsoperationen und um den Verkehrsabschluss. Für diese Operationen übt der Multiplexkanal im wesentlichen eine Vermittlungsfunktion und die Anpassung an die Kanalschnittstelle aus. Der Datenverkehr zwischen dem Ein/Ausgabeprozessor und den einzelnen Peripheriegeräten erfolgt nun in der Weise, dass die Peripheriegeräte aufgrund von Anforderungssignalen bedient werden, die von der jeweils zugehörigen Gerätesteuerung an den Multiplexkanal gesendet werden. Uber eine Prioritäts- und Auswahlschaltung im Kanal werden dann seine Einrichtungen für einen Schnittstellenzyklus einer Gerätesteuerung zugewiesen und anschliessend wieder freigegeben. Die vorliegende Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, dass die Steuerung für einen Datentransport vergleichsweise weniger Zeit braucht als die Schnittstelle. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie der Gesamtdatendurchsatz eines Multiplexkanals möglichst optimiert werden kann. Unter der gegebenen Voraussetzung einer durch die Kanalschnittstelle gegebenen minimalen Bedienungs- und Ablaufdauer für einen Datentransport von einem Byte soll in einem Multiplexkanal bei gleichzeitigem Betrieb mehrerer oder aller Geräte ein Gesamtdatendurchsatz erbracht werden, der höher liegt als sich durch das Aneinanderreihen der einzelnen Schnittstellenzyklen erreichen liesse. Der Verkehr über die einzelnen Schnittstellenanschlüsse soll dabei wahlweise und unabhängig vom Verkehr auf den anderen Anschlüssen im Selektor- oder Multiplexmodus ablaufen können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Mit einer derartigen Multiplex-Kanalanschluss-Steuerung ergibt sich der Vorteil, dass für die Abkwicklung eines Datentransports die Kanalsteuerung bereits vor Ablauf des Schnittstellenzyklus freigegeben werden kann. Dadurch lässt sich mit einer gemeinsamen Gerätesteuerung eine Gesamtdatenrate erzielen, die höher liegt als sie mit einer Reservierung der Steuerung für jeweils einen vollen Schnittstellenzyklus zu erreichen wäre. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: FIG 1 den prinzipiellen Aufbau einer Datenverarbei tungsanlage mit Multiplex-Kanal anhand eines Blockschaltbildes, FIG 2 Einzelheiten eines Multiplex-Kanals zur Ver wendung in einer Schaltung gemäss FIG 1, FIG 3 das Zeitraster für drei Anschlüsse im Falle gleichzeitig eintreffender Datentransportan forderungen. Die Datenverarbeitungsanlage gemäss FIG 1 besteht aus einem in der Zeichnung nicht dargestellten Zentralprozessor, der über Steuerleitungen mit einem Ein/Ausgabeprozessor IOP verbunden ist, sowie aus einem zentralen Arbeitsspeicher AS, der neben den Programmen für Zentranlprozessor und Ein/Ausgabeprozessor Kommunikationszellen zur Informationsübergabe zwischen den beiden Prozessoren enthält. Der Ein/Ausgabeprozessor IOP ist seinerseits mit einem Multiplexkanal MUX, eventuell weiteren Einrichtungen EG gleicher oder ähnlicher Art und mit einer Speicherverkehrssteuerung ZUW verbunden, die für den Ein/Ausgabeprozessor IOP und seine Zusatzeinrichtungen den Verkehr mit dem Arbeitsspeicher AS abwickelt. Ein/Ausgabeprozessor IOP , Multiplexkanal MUX, Speicherverkehrssteuerung ZUW und eventuelle Zusatzeinrichtungen sind über einen zentralen Bus verbunden, der aus einem Steuerteil C-BUS und einem Datenteil D-BUS besteht. Der Bus wird den angeschlossenen Einrichtungen auf Anforderung von einer im Ein/Ausgabeprozessor lokalisierten zentralen Verwaltung für einen Abwicklungszyklus zugeteilt. Der Multiplexkanal MUX ist über individuelle Kabelverbindungen mit einer Anzahl von Gerätesteuerungen GS1.#.GS8 verbunden. an die ihrerseits die Peripheriegeräte P1...PZ angeschlossen sind. Die Geräte steuerungen können beliebig einem der drei grundsätzlichen Typen angehören. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gerätesteuerung GSB eine Einzelgerätesteuerung, an die nur ein Gerät angeschlossen ist. Diese Gerätesteuerung arbeitet daher ausschliesslich im Selektormodus. Die Gerätesteuerung GS2 verfügt über zwei Geräte Px und Py, von denen eines bei der Verkehrseinleitung ausgewählt, d.h. selektiert wird und bis zum Verkehrsabschluss allein in Betrieb ist. Diese Ge räte steuerung GS2 arbeitet daher ebenfalls im Selektormodus. Die Gerätesteuerung GS1 ist dagegen eine Mehrfachsteuerung, bei der mehrere Geräte P1...Pn gleichzeitig in Betrieb sein können. Uber die Kanalschnittstelle fliessen daher in einer den Gerätetypen entsprechenden willkürlichen Mischung Daten der verschiedensten Geräte. Für jedes Datenzeichen, gegebenenfalls auch für eine Gruppe von zusammengehörigen Zeichen, ist daher die Kennzeichnung des zugehörigen Gerätes erforderlich, die in einem zusätzlichen Adressierungszyklus über die Schnittstelle erfolgt. Einzelheiten des Multiplexkanals MUX sind in FIG 2 dargestellt. Der Multiplexkanal MUX verfügt über einen schnellen Steuerspeicher CM. In ihm sind für jeden Anschluss zwei Steuerworte vorgesehen. Das erste Steuerwort dient dem laufenden Verkehr. Das zweite Steuerwort wird eingerichtet, wenn die Transportkapazität des ersten Steuerwortes für den betreffenden Ein/Aus gab ebefehl nicht ausreicht oder wenn ein weiterer Abschnitt unmittelbar angekettet werden soll. Der Kanal schaltet dann nach Abarbeitung des ersten Steuerwortes direkt auf das zweite um und fordert vorsorglich vom Ein/Ausgabeprozessor IOP weitere Steuerinformation an, so dass auch bei hohen Datenraten eines Gerätes keine Bedienungslücken entstehen. Die über die Kanalschnittstelle übertragenen Daten werden in einem zu dem betreffenden Anschluss gehörenden Datenpuffer DM zwischengespeichert, der im Ausführungsbeispiel eine Kapazität von vier Bytes hat, entsprechend der Breite des zentralen Datenbusses D-BUS. Wenn bei Ausgabeoperationen ein Pufferwort leer geworden ist, wird von der Speicherverkehrssteuerung ZUW ein weiteres Datenwort angefordert, das durch eine sogenannte Prefetch Operation aus dem Arbeitsspeicher geholt worden ist. Bei Eingabeoperationenwird ein volles Datenpufferwort an die Speicherverkehrssteuerung übertragen, die diese Daten zwischenpuffert und nach Erreichen einer Abspeicherbedingung an den Arbeitsspeicher überträgt. Bei Ausgabeoperationen sorgt die Speicherverkehrssteuerung ausserdem dafür, dass ein Mindestvorrat an Daten für die Weitergabe an den Multiplexkanal MUX vorhanden ist, so dass Anforderungen vom Multiplexkanal unmittelbar aus diesem Vorrat befriedigt werden können. Sobald der Vorrat unter eine vorgegebene Pegelmarke gesunken ist, wird mit einer Prefetch-Operation für das Auffüllen des Vorrates gesorgt. Datentransportanforderungen können von mehreren oder allen angeschlossenen Geräte steuerungen gleichzeitig eintreffen. Nach einer vorgegebenen Rangordnung bzw. Priorität wird durch eine Prioritäts- und Auswahlsteuerung PAS eine Anforderung ausgewählt und das betreffende Steuerwort ausgelesen. Ein Adresszeiger wählt unter den beiden möglichen Steuerworten das jeweils aktive Steuerwort aus, das in das Steuerregister C REG übernommen wird. Das Steuerwort enthält u.a. die Geräteadresse, einen Abschnittlängenzähler, einen Adresszeiger für die jeweils gültige Byteposition im Datenpuffer DM, eine codierte Anzeige für Schreiben, Lesen vorwärts und Lesen rückwärts, dazu Positionen für die Eintragung erkannter Fehler. Eine Bitposition enthält eine Gültigkeitsanzeige, die vom Kanal gelöscht wird, wenn das letzte Byte für dieses Steuerwort übertragen wird. Bei Ausgabe wird das vom Adresszeiger gekennzeichnete Datenbyte über die Schnittstelle übertragen, zusammen mit den für die Schnittstelle definierten Steuersignalen. Bei Eingabe wird entsprechend das ankommende Byte in die vom Adresszeiger gekennzeichnete Registerposition eingetragen und die Ausführung durch Übergabe der entsprechenden Schnittstellensignale an die Gerätesteuerung quittiert. Der Abschnittslängenzähler wird jeweils dekrementiert und der Adresszeiger für den Datenpuffer DM neu eingestellt. Steuerwort und Datenwort werden anschliessend in die Speicher zurückgeschrieben. Wenn bei Ausgabe ein Datenpufferwort leer geworden ist, bzw. bei Eingabe ein Wort voll wird, leitet der Kanal einen Zugriff an die Speicher-Verkehrs steuerung ein, um ein neues Wort abzuholen und in den Pufferspeicher einzutragen bzw. das Eingabedatenwort in die Speicher Verkehrssteuerung zu übertragen, bevor Steuerwort und Datenwort in ihre entsprechenden Speicherstationen zurückgeschrieben werden. Eine zusätzliche Operation wird ausgeführt, wenn der Abschnittlängenzähler erschöpft ist. Wenn im Steuerwort angezeigt ist, dass keine weitere Übertragung folgt, wird zusammen mit den übrigen Schnittstellensignalen eine ENDE-Kennung an die Gerätesteuerung übertragen. Wenn weitere Datentransporte folgen sollen, wird der Steuer wortadresszeiger umgeschaltet, so dass für den nächsten Datentransport das alternative Steuerwort aktiviert wird. Bei Ausgabeoperationen wird zusätzlich aufgrund des neuen Steuerwortes ein Datenwort aus der Speicherverkehrssteuerung ZUW beschafft, damit bei der nächsten Datenanforderung bereits gültige Daten vorhanden sind. In beiden Fällen wird ausserdem vom Ein/Ausgabeprozessor IOP weitere Steuerinformation angefordert, damit sie rechtzeitig vor dem erneuten Umschalten durch den Ein/Ausgabeprozessor IOP nachgeladen werden kann. Für die Anforderung wird von der Kanalsteuerung KC ein Statuswort mit entsprechender Kennzeichnung generiert und in den Statusspeicher STM eingetragen, aus dem es vom Ein/Ausgabeprozessor ausgelesen wird. In den Fällen, in denen keine Speicherverkehrssteuerungzyklen erforderlich sind, ist für die Kanalsteuerung KC die Bearbeitung der Datenanforderungen mit dem Rückschreiben in Steuer- und Datenspeicher CM, DM beendet. Aufgrund der Signalisierungskonventionen für die Schnittstelle müssen die Signale noch für einige Zeit aufrechterhalten werden. Damit eine hohe Gesamtdatenrate erreicht werden kann, wird jedoch die Kanalsteuerung KC bereits nach dem Rückschreiben freigegeben, so dass eine Anforderung von einem anderen Anschluss zur Bearbeitung übernommen werden kann. Die schnittstellenspezifische Signalisierung wird von einer für jeden Anschluss vorgesehenen Adapterschaltung übernommen, die für eine korrekte Signalvermassung sorgt. Die durch die vorzeitige Freigabe der Kanalsteuerung KC mögliche überlappende Betriebsweise ist in FIG 3 für beispielsweise drei Anschlüsse dargestellt. Sie zeigt jeweils für einen Anschluss A;i, A2, An die Zeit TSP1, 2...n für die Synchronisierung und Prioritatsauswahl, ferner die Zeit TIS1, 2...n für die Schnittstellen-Signalvermassung, ausserdem die jeweilige Belegungszeitdauer TBA1, 2...n der Kanal steuerung pro Anschluss und schliesslich den Freigabe zeitpunkt (nach oben gerichtete Pfeilspitze) für die Auswahl einer neuen Anforderung sowie das jeweilige Ende der Kanalsteuerungsbelegung pro Anschluss (siehe den nach unten gerichteten Pfeil). Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass die Bearbeitung einer Anforderung auf einem anderen Anschluss bereits freigegeben wird, während der Signalisierungszyklus auf dem ersten Anschluss noch andauert. Die beschriebene direkte Abwicklung des Datenverkehrs mit den Peripheriegeräten ist für jeweils ein Gerät pro Gerätesteuerung möglich. Wenn von einer Gerätesteuerung ein weiteres Gerät in Betrieb genommen werden soll, wird der betreffende Anschluss vom Ein/Ausgabeprozessor IOP auf Multiplexmodus umgeschaltet. Für diesen Zweck ist in einem Multiplex-Modus-Register MUX-REG ein Steuerbit vorgesehen, das setz- und löschbar ist und den Operationsmodus des betreffenden Anschlusses bestimmt. Im Multiplexmodus ist für jeden Datentransport die Identifizierung des betreffenden Gerätes erforderlich. Über das Multiplex-Steuerbit wird eine Steuerung C-MUX aktiviert, die in einem zusätzlichen Schnittstellen-Zyklus die zugehörige Geräteadresse aus der Gerätesteuerung abruft und mit der Adresse vergleicht, die im Steuerspeicher CM für den betreffenden Anschluss eingetragen ist. Bei Übereinstimmung beider Adressen wird der Datentransport, wie oben beschrieben, direkt abgewickelt. Wenn die Adressen nicht übereinstimmen, wird die Datentransportanforderung an den Ein/Ausgabeprozessor IOP weitergeleitet und dort durch Mikroproabläufe abgehandelt. Die dazu benötigte Information wird dem Ein/Ausgabeprozessor IOP in Form einer Statusangabe mitgeteilt, die neben der Kennung für den Datentransport die Nummer des betreffenden Anschlusses, die Adresse des zu bedienenden Gerätes und das von der Schnittstelle übernommene Datenzeichen enthält. Ob ein solches Datenzeichen ein gültiges Einga Bezeichnen ist, wird aufgrund von Steuerinformationen durch das Mikroprogramm entschieden. Um die Schnittstellenabläufe von der Reaktionszeit des Ein/Ausgabeprozessors IOP zu entkoppeln, wird die Statusinformation in einen Statusspeicher STM eingetragen und die Multiplexsteuerung C-MUX für einen weiteren Schnittstellenablauf freigegeben. Die Übernahme des Status durch den Ein/Ausgabeprozessor kann dann unabhängig von den Schnittstel lenabläufen erfolgen.

Claims: Patentanspruch Multiplex-Kanalanschluss-Steuerung für eine Datenverarbeitungsanlage, bestehend aus einem Zentralprozessor, einem Arbeitsspeicher und einem mit dem Zentralprozessor über ein zentrales Bus-System verbundenen, den Datenverkehr mit mehreren Peripheriegeräten abwickelnden Ein/ Ausgabeprozessor, bei der die einzelnen Kanäle über eine Kanalschnittstelle mit entsprechend vielen Gerätesteuerungen verbunden sind, an die ihrerseits ein oder mehrere Peripheriegeräte angeschlossen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jedem Schnittstellenkanal ein Steuerspeicher (CM) für jeweils zwei im Wechselpufferverfahren arbeitende Steuerworte und ein Datenpuffer (DM) mit einer der Breite des zentralen Datenbusses (D-Bus) entsprechenden Kapazität zugeordnet sind, dass ein Multiplex-Modus-Register (MUX-REG) vorgesehen ist, in dem ein die Umschaltung des jeweiligen Schnittstellenkanals bewirkendes Steuerbit einspeicherbar ist und dass in einer durch das Steuerbit aktivierten Multiplex-Modus-Steuerung (C-MUX) ein Vergleich zwischen der Adresse eines Peripheriegerätes mit der im Steuerspeicher für den jeweils betreffenden, zur zugehörigen Gerätesteuerung dieses Peripheriegerätes führenden Schnittstellenkanal gespeicherten Adresse stattfindet.

Inventors: BIEGEL, KARL HANS, DIPL.-PHYS.
Applicants: COMPUTER GESELLSCHAFT KONSTANZ MBH
Application year: 1981
Main classification: G06F13
IPC codes: G06F13