DE2338822B2 - Schaltungsanordnung fuer programmgesteuerte datenvermittlungsanlagen mit externen speichern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für programmgesteuerte Datenvermittlungsanlagen mit zentralem Speicher, mit Verarbeitungseinheiten und mit den Verarbeitungseinheiten zugeordneten externen Speichern, wobei zur Steuerung der Informationsübertragung zwischen den Verarbeitungseinheiten und dem zentralen Speicher eine Speicherein- und -ausgabesteuerung vorhanden ist, die mit dem zentralen Speicher über eine Speicherschnittstelle verbunden ist.

In programmgesteuerten Datenvermittlungsanlagen werden die zur Durchführung von Vermittlungsaufgaben erforderlichen Abläufe mit Hilfe gespeicherter Programme abgewickelt Das Prinzip eines solchen programmgesteuerten Datenvermittlungssystems ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 1942189 angegeben. Neben einer Verarbeitungseinheit, an die die ankommenden und abgehenden Anschlüsse angeschaltet sind, und einer Verarbeätungseinheit, die den Programmablauf steuert, enthält eine solche Anlage einen zentralen Speicher, in dem alle zur Durchführung von Vermittlungsaufgaben erforderlichen Daten und Programme enthalten sind. Aus Gründen, die durch die hohen Anforderungen an die ständige Einsatzbereitschaft solcher Anlagen bedingt sind, ist es bekannt, entweder die Gesamtanlage oder zumindest die wesertflichen Einheiten der Anlage mehrfach vorzusehen.

Es ist ein Merkmal eines solchen Systems, daß die einzelnen Verarbeitungseinheiten ausschließlich über den zentralen Speicher miteinander in Verkehr treten. Sowohl die Übergabe von Steuersignalen als auch der Austausch von Informationen /wischen den einzelnen Verarbeitungseinheiten geschieht dabei /yklusweise. Man versteht darunter, daß Verarbeitungseinheiten, die einen Datenaustausch wünschen, ihre Zyklusanforderungen äugenden, daß diese Zyklusanforderungen ;m zentraler Stelle bewertet werden, wobei unter anderem die Priorität der einzelnen Anforderung festgestellt wird, und daß dann jeweils einer der Verarbeitungseinheiten ein Zyklus zugeteilt wird, mit dem ein Informationsaustausch stattfindet. Die Steuerung des zyklusweisen Verkehrs geschieht dabei bekanntlich über eine Steuerschaltung, die sogenannte Speichercin- und -ausgabesteuerung. Diese ist über eine genormte Schnittstelle, die sogenannte Speicherschnittstelle, mit dem zentralen Speicher verbunden. Die Auswahl einer bestimmten Speicherschnittstellenleitung wird durch Bewertung vorgegebener Signale in der Speicherein- und -ausgabesteuerung durchgeführt. Der Einsat/ einer solchen Speicherein- und -ausgabesteuerung gestattet es, wie dies in der deutschen Offenlegungsschrift 19 42 189 beschrieben ist, am Speicher einen Zyklusfolgebetrieb durchzuführen.

Trotz des lückenlosen Zyklusbetriebs ist das Verfuhren des zyklusweisen Verkehrs zwischen den Verarbeitungseinheiten und den zentralen Speichern für die Durchführung besonders schneller Vorgänge oftmals zu langsam. Das ist nicht nur deshalb der Fall, weil die Zykluszeiten großer zentraler Speicher in der Größenordnung von etwa 400 ns liegen, sondern auch deshalb, weil die Durchschaltwege über eine Reihe von Gattern führen und weil diese Wege relativ lang sind.

Zur Verkürzung der Zi'.griffszeit ist es aus der Rechnertechnik allgemein bekannt, einer Verarbeitungseinheit einen eigenen Speicher direkt zuzuordnen. Da ein solcher Speicher, der im Gegensatz zum zentralen Speicher als externer bezeichnet wird, eine nur geringere Kapazität besitzen muß als beispielsweise der zentrale Speicher, können dafür sogenannte Halbleiterspeicher verwendet werden, die mit einer Zykluszeit von etwa 200 ns betrieben werden können. Bereits aus diesem Grunde ergeben sich höhere Arbeitsgeschwindigkeiten. Dazu kommt noch, daß die Verbindungswege zwischen einer Verarbeitungseinheit und einem ihr direkt zugeordneten externen Speicher kürzer sind als solche, die über eine Speicherein- und -ausgabesteuerung führen.

Für den Einsatz externer Speicher in eine programmgesteuerte Datenvermittlungsanlage der obengenann-

ten Art ergeben sich jedoch eine Reihe von Problemen.

tin erstes Problem ist mit der Fehlerdiagnose verbunden. Es wurde bereits erwähnt, daß an die Verfügbarkeit einer programmgesteuerten DatenvermittUingsanlage besonders hohe Anforderungen gestellt werden und daß zumindest die wichtigsten Einheiten der Anlage mehrfach, z. B. zweifach, vorhanden sind. Dieser Aufbau erfordert es, daß das fehlerhafte Verhalten einer der Einheiten einer solchen Anlage an zentraler Stell" sofort erkannt wird und daß aufgrund eines solchen Fehlerzustandes ein gerade laufendes Programm in der fehlerhaften Einheit unterbrochen wird. Falls es sich um den Ablauf in einer solchen wichtigen Einheit handelt, übernimmt cmc zweite Einheit die Tätigkeit der ersten. Weiterhin ist es «5 erforderlich, daß der fehlerhafte Zustand dieser Einheit so schnell wie möglich behoben wird, um die volle Redundanz wieder zu gewinnen. Dazu ist es r>otwendig, ein zur Diagnose der gemeldeten Fehlerart geeignetes bestimmtes Programm anzustoßen. Zur Durchführung eines solchen Programms müssen fehlerfrei arbeitende Einheiten der Anlage sowie fehlerfrei arbeitende Leitungen vorhanden sein und zur Verfügung stehen. Beispielsweise werden in der obenerwähnten bekannten Datenvermittlungsanlage die Fehlermeldungen in der Speichcrcin- und -ausgabesteuerung registriert. Von dort aus wird ein bestimmtes Register durch die Programmsteuereinheit ausgelesen, die dann ihrerseits den weiteren Ablauf bestimmt, also beispielsweise ciic notwendigen Uinnchaltungen vornimmt und ein be stimmtex Diagnoseprogramm abwickelt.

Für einen einer Verarbeitur.gseinheit direkt zugeordneten externen Speicher, für den ein fehlerhaftes Verhalten festgestellt wurde, ist ein solcher Diagnosovorgang nur mit sehr hohem Aufwand durchführbar. Sowohl die Meldung eines Fehlers an die Speicherein- und -ausgabesteuerung als auch der Ablauf eines von der Programmsteuereinheit angestoßenen Diagnoseprogramms für diesen Speicher kann nur über die Verbindungsleitungen zwischen der Verarbeiiungseinheit, der dieser Speicher zugeordnet ist. und der Speicherein- und -ausgabesieuerung geschehen. Darüber hinaus sind in diesem Falle in der Verurbeitungseinheit selbst zusätzliche Steuereinheiten vorzusehen, die die Vercrbeifingseinheit während der Dauer des Diagnoseprogramms für den normalen Betrieb abschalten, was zu einem weiteren Redundanzverlust führt.

Ein weiteres Problem entsteht dann, wenn der externe Speicher nach der Durchführung einer Diagnose und anschließender Reparatur wiede«· an die Gesamtanlage angeschaltet werden soll. Aus den bereits erwähnten Gründen wird der Betrieb nachdem Ausfall einer Einheit mit Hilfe der jeweils zweiten Einheit, wenn auch mit Redundanzverlust fortgesetzt. Vor der Wiedereinschaltung einer reparierten Einheit muß dieser wieder auf den aktuellen Stand gebracht werden. Für die Aktualisierung eines externen Speichers stehen aber lediglich die Verbindungswege zwischen der Verarbeitungseinheit, der dieser externe Speicher zugeordnet ist, und der Speicherein- und -ausgabesteuerung zur Verfügung.

Schließlich ist es ohne zusätzlichen Steuerungsaufwand nicht möglich, einen direkt an eine Verarbeitungseinheit angeschalteten externen Speicher im Rahmen der sogenannten Mehrfachbenutzung mehreren Verarbeitungseinheiten zur Verfügung zu stellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vnrtßiip pines einer Verarbeitungseinheit direkt zugeordneten externen Speichers in einer Datenvermittlungsanlage mit zyklusweise über eine Speicherein- und -ausgabesteuerung gesteuertem Verkehr zwischen einer Vielzah! von Verarbeitungseinheiten zu gewährleisten und dabei die obengenannten Nachteile zu vermeiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder externe Speicher über kurze Verbindungskabe! direkt mit der ihm zugeordneten Ver«*rbeitungseinheit und zur Anschaltung an mindestens eine der zwischen den Verarbeitungseinheiten und dem zentralen Speicher vorhandenen Speicherein- und -ausgabesteuerungen über eine Speicherschnittstellenleitung mit einem Speicherschnittstellenausgang der Speicherein- und -ausgabesteuerungen verbunden ist und daß der Zugriii aller zentralen Einheiten der Datenvermittlungsanlage zum externen Speicher unter Mitwirkung der Speicherein- und -ausgabesteuerungen vorgenommen wird.

In Ausgestaltung dieses Prinzips ist es möglich, den externen Speicher nicht nur einer Verarbeitungseinheit sondern mehreren Verarbeitungseinheiten zuzuordnen, so daß sich ein günstiges Verhältnis zwischen dem Steuerungsaufwand im externen Speicher und der Speicherkapazität dieses Speichers ergibt. Dabei kann der externe Speicher sowohl identisch als auch nichtidentisch betrieben werden. Im ersten Falle werden die den verschiedenen Verarbeitungseinheiten zugeordneten Speieheroereiche jeweils mit identischen Informationen beschrieben, während im zweiten Falle die beiden Speicherbereiche unabhängig voneinander lediglich von den ihnen zugeordneten Verarbeitungseinheiten beschrieben werden.

Die Vorteile, die sich mit der erfindungsgemäß durchgelührten Anschaltung externer Speicher ergeben, bestehen in erster Linie in der Verbesserung der Diagnosemöglichkeit solcher Speicher, die nunmehr mit Hilfe der üblichen Diagnoseprogramme unter Einbeziehung der vorhandenen Einrichtungen der Gesamtanlage, d. h. systemgerecht ermöglicht wird. Zusätzliche dezentrale Diagnoseeinrichtungen, wie etwa dezentrale Testeinrichtungen, die bei direkter Anschaltung des externen Speichers notwendig wären, oder zusätzliche Steuereinheiten in den Verarbeitungseinheiten, die zwischen einer speziellen Diagnose des externen Speichers und der Diagnose der Verarbeitungseinheit unterscheiden können, sind nicht erforderlich.

Einige Beispiele für die Anschaltung solcher externen Speicher sind in den Zeichnungen dargestellt und werden zusammen mit weiteren Einzelheiten der Erfindung nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

F1 g. 1 die Zuordnung eines externen Speichers zu einer einzigen Verarbeitungseinheit,

Fig.2 die Zuordnung eines externen Speichers zu zwei Verarbeitungseinheiten und

F i g. 3 die Zuordnung zweier externer Speicher zu zwei Verarbeitungseinheiten.

In F i g. 1 ist eine bekannte programmgesteuerte Datenvermittlungsanlage dargestellt, deren Verarbeitungseinheit VEl und WEl über die aus Redundanzgründen doppelt vorgesehenen Speicherein- und -ausgabesteuerungen 5ASl und SAS2 mit den beiden ebenfalls aus Redundanzgründen doppelt vorgesehen zentralen Speichern Sl und S2 verbunden sind. Die Speicherschnittstelle ist durch die Speicherschnittstellenleitungen SL dargestellt. Dir Bewertung und die Auswahl sowie die Verteilung von Zyklusanforderungen findet in der durch die deutsche Offenlegungsschrift 19 42189 bekannten Weice in einer der Speicherein- und

-ausgabesteuerungen SASi bzw. SAS2 stall. Der Übersichtlichkeit wegen sind die Leitungen jeweils durch eine einzige Linie dargestellt, obwohl selbstverständlich eine Vielzahl von Leitungen zwischen den einzelnen Einheiten des Systems verlaufen. In der dargestellten Anordnung ist der Verarbeitungseinheit VEl ein externer Speicher HS zugeordnet, dessen Steuerungsteil mit SOfS bezeichnet ist. Über die kurze Leitung DL hat die Verarbeitungseinheit VEi direkten Zugriff zum externen Speicher HS. Erfindungsgemäß ist der externe Speicher HS jedoch auch über die Speicherein- und -ausgabesteuerungen, im Beispiel über die Speicherein- und -ausgabesteuerung SASi, in der gleichen Weise ansteuerbar wie ein zentraler Speicher. Dazu belegt der externe Speicher HS über die Speicherschnittstellenleitung SLZ einen Speicherschnittstellenausgang der Speicherein- und -ausgabesteuerung SASi in der gleichen Weise wie einer der zentralen Speicher 51 oder S2. Das bedeutet, daß einerseits der Zugriff des externen Speichers HS zu den zentralen Einheiten der Anlage, andererseits aber auch der Zugriff aller zentralen Einheilen der Anlage zum externen Speicher WSunter Mitarbeit der vorhandenen Steuerungen, also ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist. Die Speicherschnittstellenleitung SLZ kann eine der vorhandenen Leitungen sein, über die ein bereits vorhandener Ausgang der Speicherein- und -ausgabesteuerung 5ASl erreichbar ist. In bestimmten Fällen könnte es sich dabei aber auch um eine zusätzliche Leitung handeln, über die der externe Speicher HS entweder an einer bereits vorhandenen oder an einen zusätzlichen Ausgang der Speicherein- und -ausgabesteuerung 5/451 anschaltbar ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich in erster Linie der Vorteil der leichten Diagnosemöglich keit des externen Speichers HS. In diesem Falle kann die Diagnose mit Hilfe der vorhandenen Diagnoseprogramme durchgeführt werden, die in einem Teil des zentralen Speichers enthalten sind und unter Steuerung einer Programmsteuereinheit — als solche arbeitet hier die Verarbeitungseinheit VEl — verteilt werden. Das ist deshalb möglich, weil die Verarbeitungseinheit VEZ über die Speicherein- und -ausgabesteuerung SASi und die Speicherschnittstellenleitung SLZ Zugang zum Steuerungsteil SOPS des externen Speichers WS hat. In der Verarbeitungseinheit VEi, der der externe Speicher HS zugeordnet ist. sind keine weiteren Steuereinrichtungen notwendig. Außerdem können dezentrale Testetnrichtungen für den externen Speicher HS entfallen. Über die Speicherschnittstellenleitung SLZ ist es nun auch möglich, die im Verlaufe eines Diagnoseprogramms sich ergebende Funktionszusiändc einzelner entsprechend dem Diagnoseprogramm eingestellter Register im externen Speicher WS in den zentralen Speicher 52 oder S2 übernehmen.

Um sicherzustellen, daß der externe Speicher WS in erster Linie von der ihm zugeordneten Verarbeitungseinheit, also von der Verarbeitungseinheit VEi aus betrieben wird, kann in der Speichersteuerung SOPS eine Prioritätsatiswahl von Anforderungen durchgefuhrt werden, so daß Anforderungen von der Verarbeitungseinheit VfI her mit Vorrang berücksichtigt werden, während Anforderungen von der Speicherein- und -ausgabesteuerung SASi her lediglich im Fehlerfalle berücksichtigt werden.

In Fig.2 ist eine Anordnung dargestellt, in der ein externer Speicher HS zwei Verarbeitungseinheiten, nämlich den Verarbeitungseinheiten VFl und VEZ zugeordnet ist. Die beiden unleserlich durch Blockan fangsadressen gebildeten Speicherbereiche des exter nen Speichers WS sind mit I und Il bezeichnet. Dc Speicherbereich I so!! eine Kapazität von / Worten unc der Speicherbereich Il soll eine solche von η Worter haben. Neben dem direkten Zugriff der beidei Verarbeitungseinheiten VEl und VE2 über die Leitun gen DLl und DL2 besteht hier wiederum di< Möglichkeit des Zugriffs über die Speicherein- unc

ίο -ausgabesteuerung SASi über die Speicherschnittstel lenleitung SLZ. Aus Redundanzgründen kann dei externe Speicher WS über zusätzlich auch über di< zweite Speicherein- und -ausgabesteuerung SAS. ansteuerbar sein, was durch eine gestrichelte Linie füi die Speicherschnittstellenleitung SLZl angedeutet ist Die bereits erwähnten Vorteile der ersten Diagnose de¹ externen Speichers HS gelten auch für dieses Ausfüh rungsbeispiel. Darüber hinaus wird hier auch der Voiiei der Mehrfachbenutzung eines einzigen externen Spei chers durch mehrere, im Beispiel durch zwei Verarbci tungseinheiten deutlich. Dabei isi es möglich, daß beidt Verarbeitungseinheiten VEl und VE2 beide Speicherbe reiche I und Il identisch betreiben, was immer danr sinnvoll ist. wenn es sich bei den Verarbeitungseinheitcr VEl und V£2 um doppell vorgesehene gleichar;ig( Verarbeitungseinheiien handelt, die also jeweils gleicht Aufgaben erfüllen; in diesem Falle ist durch Verglcicl der in die beiden Bereiche eingeschriebenen Informatio nen ein ständiger Überwachungsvorgang möglich. Es is aber auch möglich, die Speicheibereiche I und I nichtidentisch zu betreiben, was immer dann sinnvoll ist wenn es sich um Verarbeitungseinheiten handelt. di< unterschiedliche Aufgaben abzuwickeln haben.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 schließlich zeig ein Beispiel für die Erhöhung der Redundanz durd Verdoppelung der externen Speicher. In diesem Beispie ist jeder Verarbeitungseinheil VEl und VE2 jeweils eii externer Speicher WSl und WS2 zugeordnet. Wcnr beide Verarbeitungseinheiten VEl und VE2 die gleicher Funktionen ausführen, also aus Redundanzgründer doppelt vorgesehene Verarbeitungseinheiten sind, wire durch die Verwendung von zwei externen Speichern di< Verfügbarkeit der Gesamtanlage erhöht, da dann be Ausfall des einen externen Speichers der andere desser Aufgabe mitübernehmen kann. In diesem Falle sine nicht nur die Direktleitungen zwischen den Verarbei tungseinheiten und den externen Speichern entspre chend dieser Redundanzbedingung doppelt vorgesehen sondern es sind auch die Speicherschnittstellenleitungei vom Ausgang der Speicherein- und -ausgabesteuerun; SASi bzw. SASl aus. jeweils doppelt vorhanden. S< gestatten die Leitungen DLIl und DL12 zwiwehen dei Verarbeitungseinheit VEl und den externen Speichen WSl und WS2 bzw. die Leitungen DL21 und DLZ zwischen der Verarbeitungseinheit VE2 und dei externen Speichern WSl und WS2 jeweils einen direktei Zugriff dieser Verarbeitungseinheiten zu den ihnei gemeinsam zugeordneten Speichern, wobei auch de; Vorteil der Mehrfachbenutzung gewahrt ist Über di< durchgehend gezeichneten Speicherschnittstellenleitun gen SLZIl und SLZl 2 sind die beiden externe! Speicher WSl und WS2 auch im Rahmen interne Abläufe, z. B. im Rahmen von Diagnoseabläufei steuerbar. Über die gestrichelt gezeichneten Speicher

6s Schnittstellenleitungen SLZl2 und SLZ22 ist dagegei gewährleistet, daß auch bei Ausfall einer der Speicher ein- und -ausgabesteuerungen der normale Betriet aufrechterhalten wird

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Datenvermitüungsanlagen mit zentralem Speicher, mit Verarbeitungseinheiten und mit den Verarbeitungseinheiten direkt zugeordneten externen Speichern, wobei zur Steuerung der Informationsübertragung zwischen den Verarbeitungseinheiten und dem zentralen Speicher eine Speicherein- und ausgabesteuerung vorgesehen ist, die mit dem zentralen Speicher über eine Speicherschnittstelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder externe Speicher (HS) über kurze Verbindungskabel (DL) direkt mit der ihm zugeordneten Verarbeitungseinheit und zur Anschaltung an mindestens eine der zwischen den Verarbeitungseinheiten (VEI, VE2) und dem zentralen Speicher (SI) vorhandenen Speicherein- und •usgabesteuerungen (SASI) über eine Speicher- »chnittstellenleitung (SLZ) mit einem Speicher-•chnittstellenausgang der Speicherein- und -ausga besteuerungen (SASl) verbunden ist und daß der Zugriff aller zentralen Einheiten der Datenvermittlungsanlage zum externen Speicher (HS) unter Mitwirkung der Speicherein- und -ausgabesteuerungen (SASl) vorgenommen wird (F ig. 1). *5

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet, daß der externe Speicher (HS) in mehrere Speicherbereiche (I, II) unerteilt ist. die jeweils verschiedenen Verarbeitungseinheiten (VEI, VE2) zugeordnet sind, daß dieser Verarbeitungseinheiten (VEl, VE2) über jeweils voneinander getrennte kurze Verbindungskabel (DLl, DL2) direkt an den externen Speicher (HS) angeschaltet sind, während die Anschaltung an den Speicherschnittstellenausgang über eine Speicherschnittstellenleitung (SLZ) durchgeführt wird (F i g. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Speicher (HS) zur Redundanzerhöhung über jeweils voneinander getrennte Speicherschnittsteüenleitungen (SLZ, SLZi) mit den Speicherschnittstellenausgängen der mehrfach vorhandenen Speicherein- und -ausgabesteuerungen (SASl. SAS2) verbunden ist (F i g. 2).

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verarbeitungseinheit (VEl, VE2) jeweils mehrere externe Speicher (HSI, HSl) zugeordnet sind, die einerseits über kurze Verbindungskabel (DLH, DLH bzw. DL21, DL22) direkt mit der betreffenden Verarbeitungseinheit (VEl bzw. VEl) und andererseits über jeweils eine Speicherschnittstellenleitung (SLZH, SLZX2 bzw. SLZ21, SLZ22) mit jeweils einem Speicherschnitlstellenausgang der Speicherein- und -ausgabesteuerungen (SASl, SAS2) verbunden sind.