DE2363846A1

DE2363846A1 - Verfahren zum steuern des transfers von daten zwischen einem speicher und einem oder mehreren peripheren geraeten und nach diesem verfahren arbeitende datenverarbeitungsanlage

Info

Publication number: DE2363846A1
Application number: DE2363846A
Authority: DE
Inventors: John A Macker
Original assignee: Burroughs Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1973-01-12
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-07-25
Also published as: BE809253A; FR2214383A5; DE2363846C2; CA1001765A; GB1423409A; NL7317633A; JPS49105427A; US3833930A; JPS5724582B2

Description

Patentanwälte

Dr.-Ing. Wilhelm ßeichel Dipl-Ing. Wolfgang ßeichel

6 Frankfurt a. M, 1
Parksiraße 13

7565

BURROUGHS CORPORATION, Detroit, Michigan, VStA

Verfahren zum Steuern des Transfers von Daten zwischen einem Speicher und einem oder mehreren peripheren Geräten und nach diesem Verfahren arbeitende Datenverarbeitungsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Transfers von Daten zwischen einem Speicher und einem oder mehreren peripheren Geräten unter Verwendung einer mikroprogrammierten Zentraleinheit und mehreren peripheren Steuereinheiten und auf eine nach diesem Verfahren arbeitende Datenverarbeitungsanlage .

Die Erfindung betrifft somit elektronische Digitalverarbeitungsanlagen und befaßt sich insbesondere mit einem Eingabe/Ausgabe-Untersystem für eine mikroprogrammierte Verarbeitungsanlage.

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Bei den anfangs entwickelten elektronischen digitalen Datenverarbeitungsanlagen wurde der Transfer von Daten zwischen peripheren Geräten, beispielsweise Magnetbandgeräten, Lochkartenstanzern, Lochkartenlesern, Druckern, Tastenfeldgeräten und dgl., unter der Steuerung der Zentraleinheit vorgenommen. Da jedoch die Eingabe/Ausgabe-Operationen verhältnismäßig lang-· sam ablauf en, werden der Wirkungsgrad und die Wirksamkeit der Zentraleinheit nachteilig beeinträchtigt, wenn man die Zentraleinheit zum Datentransfer zwischen den peripheren Geräten und dem Arbeitsspeicher heranzieht.

Um die Zentraleinheit für andere Aufgaben freizuhalten, hat man Eingabe/Ausgabe-Steuereinheiten entwickelt, die in der Lage sind, nahezu unabhängig von der Zentraleinheit den Datentransfer zwischen dem Speicher und den peripheren Geräten auszuführen. Bei einer solchen Anordnung liefert das Programm einen oft auch als Eingabe/Ausgabe-Deskriptor bezeichneten Befehl an eine Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit, die aufgrund dieses Befehls den Datentransfer zwischen einem von dem Deskriptor bezeichneten Zwischenspeicherbereich in dem Speicher und einem von dem Deskriptor bezeichneten besonderen peripheren Gerät einleitet. Wenn die Operation beendet ist, schickt die Steuereinheit einen Ergebnisdeskriptor zum Programm zurück, um das Programm davon in Kenntnis zu setzen, daß die Eingabe/Ausgabe-Operation beendet ist. Solche Anordnungen halten zwar die Zentraleinheit während der Durchführung der Eingabe/Ausgabe-Operation für andere Aufgaben frei, führen jedoch zu einem wesentlich komplizierteren Eingabe/Ausgabe-Untersystem.

In einer am 28. April 1972 eingereichten US-Patentanmeldung Serial No. 248 500 ist eine Eingabe/Ausgabe-Anordnung beschrieben, bei der mehrere verschiedene Geräte jeweils mit einem gemeinsamen Speicher über eine Torschnittstelleneinrichtung in Verbindung stehen. Alle Geräte, die als Torgeräte bezeichnet sind, haben dieselbe Schnittstelle mit der Tor schnitt Stelleneinrichtung. Die Torgeräte enthalten einen-oder mehrere Mikro-

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Zentraleinheiten und eine Mehrfachbetrieb- oder Multiplexeinrichtung zum zeitmultiplexen Betrieb von mehreren Eingäbe/ Ausgabe-Steuereinheiten, von denen jede ihr eigenes peripheres Gerät hat. Eine Eingabe/Ausgabe-Operation wird durch die Multiplexeinrichtung eingeleitet, die zu diesem Zweck von einem vorher zugeordneten Platz im Speicher eine Bezugsadresse aufnimmt und diese Adresse dazu benutzt, vom Speicher einen Eingabe/Ausgabe-Deskriptor zu holen, um mit diesem Eingabe/ Ausgabe-Deskriptor zwischen dem Hauptspeicher und einem der der Multiplexeinrichtung zugeordneten peripheren Geräte eine Eingabe/Ausgabe-Operation einzuleiten. Obwohl eine solche Anordnung zu einer verallgemeinerten Anlage führt, weisen die Multiplexeinrichtung und die zugeordneten Eingabe/Ausgabe-Steuereinheiten verhältnismäßig komplizierte und aufwendige Schaltungen auf.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines vereinfachten Eingabe/Ausgabe-Untersystems, das zwar von vielen Maßnahmen der in der obengenannten Patentanmeldung beschriebenen Anlage Gebrauch macht, jedoch auf die Verwendung der Multiplexeinrichtung als separates Torgerät verzichtet und die mikroprogrammierte Zentraleinheit selbst als Multiplexeinrichtung zum Steuern von mehreren Eingabe/Ausgabe-Steuereinheiten und den zugeordneten peripheren Geräten verwendet, um den Datentransfer zwischen dem Hauptspeicher und den peripheren Geräten zu bewerkstelligen.

Die Schnittstelle zwischen der Zentraleinheit und den Eingabe/ Ausgabe-Steuereinheiten ist in einem hohen Maße vereinfacht und derart ausgelegt, daß zum Betreiben der Schnittstelle ein übermäßiger Zentraleinheitaufwand vermieden wird. Die Eingabe/ Ausgabe-Schnittstelle enthält einen bidirektionalen Leitungskanal mit zusätzlichen eindirektionalen Steuerleitungen. Die MikroZentraleinheit benötigt lediglich zwei Mikrooperatoren, um den gesamten Datentransfer über den Leitungskanal zu steuern, und zwar einen Operator, um einen Befehl und Daten zu den

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Eingabe/Ausgabe-Steuereinheiten zu senden, land einen Operator, um Baten und bzw. oder Zustandsinformation von einer Eingabe/ Ausgabe-Steuereinheit zu empfangen. Biese "beiden fäikrooperato- Ten werden stets paarweise benutzt. Bein ersten, der den Befehl aussendet, folgt der zweite, der zum Empfang von Baten über den Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal dient. Ein Befebl an dem Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal wird stets durch einen Befehl-Aktiv-Impuls CA an einer ersten Steuerleitung von der Zentraleinheit signalisiert, während der Datentransfer in irgendeiner der beiden Richtungen an dem Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal durch ein Antwort-Ende-Impuls RG an einer zweiten Steuerleitung von der Zentraleinheit signalisiert wird, Ber vollständige Eingabe/Ausgabe-Zyklus besteht somit stets aus einem CA-Impuls, dem ein RC-Impuls folgt. Biese Impulse beginnen oder beenden eine "Phase Ä^v bzw. ⁿFhase B" eines Eingabe/Ausgabe-Zyklus. Bi e programmgemäße Verwendung dieser beiden Mikrooperatoren als Paar gestattet die vollständige Steuerung von allen peripheren Geräten durch die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle.

Jede mit dem gemeinsamen Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal verbundene Steuereinheit empfängt Jeden Befehl. Ber Befehl enthält eine Kanaladresse, durch die eine besondere Steuereinheit erfährt,. da8 der Befehl für sie gedacht ist. Bie Steuereinheiten sind der Zentraleinheit unterstellt und können daher lediglich aufgrund eines Befehls Baten an den gemeinsamen Leitungskanal abgeben oder von diesem aufnehmen. Bie Steuereinheiten sind allerdings mit Zwischenspeichern ausgerüstet, in die Batenblöcke akkumuliert werden können, wenn es sich um einen Batentransfer zu oder von dem zugeordneten peripheren Gerät handelt. Bie Zentraleinheit ist somit während der Zeitdauer eines Transfers von Baten in oder aus einem peripheren Gerät frei. Sine der Maßnahmen der Erfindung besteht darin, daß eine Bezugsadresse, die im Speicher auf einen Eingabe/Ausgabe-Beskriptor hinweist, der wiederum die auszuführende Eingabe/Ausgabe-Operation angibt, anfangs, also zu Beginn der Eingabe/Ausgabe-

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Operation, zum Zwischenspeicher der besonderen Steuereinheit transferiert wird. Falls eine Bedienung der Steuereinheit durch die Zentraleinheit erforderlich ist, gibt die Steuereinheit über eine Steuerleitung ein Bedienungsanforderungssignal an die Zentraleinheit ab. Wenn die Anforderung durch das Programm bestätigt ist, wird die Bezugsadresse auf Befehl durch die Zentraleinheit an die Zentraleinheit zurückgegeben.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß irgendwelche Daten, die während eines Teils der Phase B eines Eingabe/Ausgabe- Zyklus- durch eine Steuereinheit auf den gemeinsamen Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal für die Zentraleinheit gegeben werden, ein Zustandsbyte enthalten» Das Zustandsbyte gibt den Operationszustand der Steuereinheit an. Das Zustandsbyte gestattet es, daß das Zentraleinheitprogramm Schlüsselzustände der Steuereinheit erkennen kann. Dadurch können gemeinsame Programmanforderungen für verschiedenartige Typen von peripheren Geräten verwendet werden. Dies steht im Gegensatz zu der herkömmlichen Anordnung, bei der für die verschiedenen Arten von peripheren Geräten unterschiedliche Programme erforderlich sind.

Ein Eingabe/Ausgabe-üntersystem für eine digitale Datenverar- beitungsanlage nach der Erfindung enthält eine mikroprogrammierte Zentraleinheit und einen Hauptspeicher, wobei die Zentraleinheit als Multiplexeinrichtung arbeitet, um Daten zwischen mehreren peripheren Geräten und dem Speicher zu transferieren. Die Eingabe/Ausgabe-Steuereinheiten für die peripheren Geräte teilen sich in einen gemeinsamen zur Zentraleinheit führenden Leitungskanal. Die Steuereinheiten sind der Zentraleinheit unterstellt und treten daher nur aufgrund von Befehlen von der Zentraleinheit in Betrieb, um Information, an den gemeinsamen Leitungskanal abzugeben oder von dem gemeinsamen Leitungskanal aufzunehmen. Allerdings kann jede Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit an die Zentraleinheit ein Signal abgeben, um anzuzeigen, daß sie von der Zentraleinheit bedient werden will.

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Jedem Befehl, der an eine der Eingäbe/Ausgabe-Steuereinheiten adressiert ist, folgt eine Zustandsinformation, die von der Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit über den Leitungskanal an die Zentraleinheit zurückgegeben wird. Weiterhin kann man aufgrund eines besonderen Befehls von der Zentraleinheit den Zustand einer Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit überprüfen. Jede Eingabe-Ausgabe-Steuereinheit ist derart ausgebildet, daß in ihr ein Datenblock zwischengespeichert werden kann. Eine Bezugsadresse, die im Speicher den Platz des von der Zentraleinheit auszuführenden Eingabe/Ausgabe-Deskriptors angibt, wird zur Steuereinheit transferiert und dort im Zwischenspeicher gespeichert. Nachdem eine Bedienungsanforderung durch die Steuereinheit von der Zentraleinheit bestätigt ist, wird der Deskriptor zurück in die Zentraleinheit gegeben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer nach der Erfindung aufgebauten digitalen Verarbeitungsanlage,

Fig. 2 eine Tabelle mit dem Format von drei Mikrooperatoren, die zur Steuerung der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle benutzt werden,

Fig. 3 das Format eines Eingabe/Ausgabe-Deskriptors,

Fig. 4 eine Tabelle mit Eingabe/Ausgabe-Befehlen zusammen mit dem Format der mit jedem Befehl auf den. Leitungskanal gegebenen Information,

Fig. 5 eine Tabelle mit den normalen Steuerzuständen einer Steuereinheit,

Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle,

Fig. 7 ein Taktdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle tmd

Fig. 8 ein schematisches Blockschaltbild einer typischen Eingabe/Ausgabe-Steuereinheit.

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BIe Fig. 1 zeigt im einzelnen als Blockschaltbild eine mikroprogrammierte Zentraleinheit, die im einzelnen in der am 28. Juni 1971 eingereichten ÜS-ffeitentanmeldung Serial Ho· 157 297 besehrieiben ist, Bie Zentraleinheit enthält eine Datenleitung, über die Baten zwischen verschiedenartigen Registern und einem Hauptspeicher transferiert werden. Die Batenleitung kann !beispielsweise derart ausgelegt sein, daß sie Ms zu 24 Bits parallel transferieren kann. Bie Batenleitung ist über eine Speicherschnittstelle 11 mit dem Hauptspeicher 1© verbunden. Bei dem Hauptspeicher 10 handelt es sich vorzugsweise um einen Freifeldspeicher» wie er in der am 23» Juni 1971 eingereichten US-Patentanmeldung Serial No. 157 307 beschrieben ist. Bie gesamte Adressierung erfolgt über das Feld, in der die den Beginn des Feldes und die Lange des Feldes kennzeichnenden Bitbegrenzungen durch die Adresse gegelben sind. Wahrend ^edes Speicherzugriffzyklus können maximal 24 Bits parallel in den Speicher gegeben oder ihm entnommen werden.

Bie Batenleitung ist femer an ein X-Register 14 und an ein Y-Register 16 angeschlossen, die eine Speichermoglichkeit für zwei Operanden, vorsehen, die den Eingängen eines Rechen- und Logikwerks 12 zugefiOart werden, wie es in einer am 28. Juni 1971 eingereichten US-Patentanmeldung Serial No. 157 091 beschrieben ist. Ferner sind mit der Batenleitung Arbeitsregister verbunden, die mit L-Register 18 und P-Register 20 bezeichnet sind.

Bie Zentraleinheit enthält auch ein Felddefinitionsteil zum Speichern von Beskriptoren, die die Felder in dem Hauptspeicher 10 definieren. Bas Felddefinitionsteil enthält ein F-Register 24, das aus zwei 24-Bit-Baugruppen besteht, die mit FA und FB bezeichnet sind. Bern F-Register 24 ist ein schneller Hilfsspeicher oder Notizblockspeicher 26 zugeordnet. Beskriptoren oder andere 48-Bit-Wörter können auf Befehl zwischen dem Notizblockspeicher 26 und dem F-Regi-

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ster 24 ausgetauscht werden, wie es in der bereits genannten US-Patentanmeldung Serial No. 157 297 beschrieben ist.

Die Steuerung der Zentraleinheit erfolgt mit Hilfe von Ketten von Mikrooperatoren, die entweder in dem Hauptspeicher 10 oder in einem M-Kettenspeicher 29 gespeichert sein können und nacheinander ausgeführt werden. Der M-Kettenspeicher 29 ist wahlweise vorgesehen, führt Jedoch bei seinem Vorhandensein zu einer höheren Arbeitsgeschwindigkeit, da man zum Abrufen von jedem Mikrooperator keinen Hauptspeicherzugriff benötigt. Die Mikrooperatoren in der Kette werden einzeln entweder von dem Hauptspeicher oder dem M-Kettenspeicher in ein M-Register 30 gebracht. Die Mikrooperatoren haben eine typische Länge von 16 Bits. Die 16 Bits werden einer Steuerleitung zugeführt, über die sie zu einer in der Zentraleinheit und den zugeordneten verschiedenartigen Registern vorgesehenen Steuerlogik, zu dem Rechen- und Logikwerk 12, zu dem Notizblockspeicher 26 und zur Speicherschnittstelle 11 verteilt werden.

Nach der Erfindung ist eine Anordnung vorgesehen, die die beschriebene MikroZentraleinheit benutzt, um den Transfer der Daten zwischen dem Hauptspeicher und mehreren peripheren Geräten zu steuern. Eine E/A-Anordnung (E/A = Eingabe/ Ausgabe) enthält eine E/A-Schnittstelle 28, die die Datenleitung der Zentraleinheit mit einer E/A-Leitung verbindet, an die mehrere E/A-Steuereinheiten angeschlossen sind. Von diesen Steuereinheiten sind zwei E/A-Steuereinheiten 31 und 32 dargestellt. Jede E/A-Steuereinheit steuert mindestens ein peripheres Gerät, von denen zwei periphere Geräte 34 und 36 dargestellt sind. Bei den peripheren Geräten kann es sich um Drucker, Lochkartenstanzer, Magnetbandeinheiten, Plattendateieinheiten, Lochkartenleser und Überwachungsdrucker, beispielsweise Fernschreiber und dgl., handeln. Die peripheren Geräte können als Eingabe- und bzw. oder Ausgabegeräte arbeiten. Zusätzlich zu der Verbindung zwischen der

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E/A-Leitung und der Datenleitung enthält die E/A-Schnittstelle eine Gruppe von Steuerleitungen, die noch im einzelnen beschrieben werden und zu jeder E/A-Steuereinheit führen.

Die MikroOperatoren zur Steuerung des Transfers von Daten zwischen der Zentraleinheit und einer E/A-Steuereinheit sind einem Registerübertragungs-Mikrooperator ähnlich. Der Mikrooperator enthält eine Gruppe von Bits, die in codierter Form die besondere Mikrooperation (OP-Code) angeben, eine Gruppe von Bits, die eine Quelle angeben, und bzw. oder eine weitere Gruppe von Bits, die eine Senke angeben, von der und bzw. oder zu der Daten über die Datenleitung aufgrund des OP-Code transferiert werden sollen.

In der Fig. 2 ist das Format der MikroOperatoren, die in Verbindung mit der Steuerung der Eingabe/Ausgabe-Operationen benutzt werden, dargestellt. Der erste MikroOperator, der E/A-Aktivbefehl-Mikro genannt wird, ist als solcher durch die vier höchstwertigen Bits gekennzeichnet. Wenn sich der Mikrooperator zur Ausführung in dem M-Register 30 befindet, werden die vier höchstwertigen Bits über die Steuerleitung der E/ASchnittstelle 28 zugeführt. Die nächsten sechs höchstwertigen Bits werden einer Gatterlogik zugeführt, die einem der Register zugeordnet ist, das durch den Code der sechs Bits gekennzeichnet ist. So können beispielsweise das Rechenwerk 12, das L-Register 18 oder das P-Register 20 als Quelle bezeichnet sein. Die sechs niedrigstwertigen Bits werden nicht benutzt, da es in dem Befehlsmikro mit eingeschlossen ist, daß die E/A-Schnittstelle 28 als Senke arbeitet. Als Antwort auf den Befehlsmikro wird der Inhalt des benannten Registers auf die Datenleitung gegeben und von der Datenleitung über die E/A-Schnittstelle zur E/A-Leitung transferiert. Gleichzeitig erzeugt die E/A-Schnittstelle 28, als Antwort auf die Steuerleitung, einen Aktivbefehl-Impuls CA, der auf

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einer gemeinsamen Steuerleitung auftritt, die zu jeder der E/A-Steuereinheiten der Anlage führt.

In ähnlicher Weise bezeichnet der E/A-Empfangsantwort-Mikro ein Quellenregister, das über die Datenleitung mit der E/A-. Schnittstelle 28 verbunden werden soll. Beim Vorhandensein des Antwortmikro in dem M-Register 30 verbindet die E/ASchnittstelle die E/A-Leitung mit der Datenleitung und erzeugt einen Antwort-Voll ständig-Impuls (RC) an einer Steuer leitung, die zu jeder der E/A-Steuereinheiten der Anlage führt.

Zur Bedienung der E/A-Steuereinheiten durch die Zentraleinheit wird noch ein dritter Mikrooperator benutzt. Wenn eine E/A-Steuereinheit eine Bedienung durch die Zentraleinheit anfordert, wird der E/A-Schnittstelle 28 ein Bedienungsanforderungssignal (SR) zugeführt. Aufgrunddessen setzt die E/A-Schnittstelle 28 ein Bit in ein Steuerregister 38 der Zentraleinheit. Dieses Bit wird von einem Mikrooperator getestet, der Verzweigungsbittest-Mikro genannt wird. Die Bits 6 bis 11 dieses Mikro (vgl. Fig. 2) geben das CC-Register 38 als Quelle an. Die Bits 4 und 5 des Bittest-Mikro geben an, welches Bit in dem Register geprüft werden soll. Die vier niedrigstwertigen Bits bezeichnen eine relative Adresse, um eine Verzweigung zu einer anderen Stelle in der Mikroprogrammkette vorzusehen, wenn das bezeichnete Bit eingeschaltet ist. Wenn somit eine Bedienungsanforderung vorliegt, wird diese während der Ausführung der Mikroprogrammkette durch einen Verzweigungsbittest-Mikro geprüft, und falls sich die Prüfung als "wahr" herausstellt, zweigt das Programm zum Beginn einer anderen Mikroprogrammkette über, die die Eingabe/Ausgabe-Unteranlage in einer noch im einzelnen beschriebenen Weise bedient.

Alle Eingabe/Ausgabe-Operationen werden programmäßig durch eine Tabelle von E/A-Deskriptoren gesteuert, die im Haupt-

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speicher erstellt sind. Jeder E/A-Deskriptor wird in eine Anzahl von Feldern unterteilt. Das erste Feld im E/A-Deskriptor wird Ergebniszustand-Feld (RS) genannt. Dieses Feld zeigt an, ob die E/A-Operation wartet, um ausgeführt zu werden, ob sie gerade ausgeführt wird oder ob sie bereits durch das Programm ausgeführt ist. Das nächste Feld ist ein Anschlußadressen-Feld (LINK), das auf einen anderen E/A-Deskriptor hinweist, wo eine Kettung von E/A-Operationen erwünscht ist. Das nächste Feld, das OP-Code-Feld, bezeichnet die auszuführende E/A-Operation und die betreffende E/ASteuereinheit. Bei der Operation kann es sich beispielsweise um eine Leseoperation, eine Schreiboperation oder eine Testoperation handeln. Die letzten beiden Felder des E/A-Deskriptors geben die Start- und End-Adresse eines bei der E/A-Operation zu benutzenden Zwischenspeicherbereichs im Hauptspeicher an.

Um die E/A-Operation durchzuführen, erzeugt das Programm eine Bezugsadresse, die auf einen besonderen E/A-Deskriptor hinweist. Bei dieser Bezugsadresse könnte es sich beispielsweise um die Anschlußadresse eines zuvor ausgeführten E/ADeskriptors handeln. Die Art, in der E/A-Deskriptoren von einem Programm zur Steuerung von Eingabe/Ausgabe-Operationen benutzt werden, ist im einzelnen in der bereits genannten US-Patentanmeldung Serial No. 248 500 beschrieben.

Um zu verstehen, wie ein eine Eingabe/Ausgäbe-Operation aufrufendes Programm von der Zentraleinheit ausgeführt wird, ist es erforderlich, die Art und Weise zu betrachten, wie der E/A-Aktivbef ehl-Mikrooperator und der E/A-Empfangsantwortmikrooperator, die in Verbindung mit der Fig. 2 beschrieben sind, von der Anlage benutzt werden, um die Eingabe/Ausgabe-Unteranlage zu betreiben. Dazu ist es wiederum erforderlich zu wissen, wie die E/A-Schnittstelle 28 und die E/A-Steuereinheiten 31 und 32 arbeiten.

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In der Fig. 6 ist die E/A-Schnittstelle, die eine Steuerlogik 40 enthält, mit weiteren Einzelheiten dargestellt. Der Eingang der Steuerlogik führt zur Steuerleitung, die durch einen Mikrooperator in dem M-Register 30 angesteuert wird. Aufgrund des Mikrooperators an der Steuerleitung und eines Anlagetaktpulses (CP) erzeugt die Steuerlogik 40 Steuersignale an einer CA- und RC-Ausgangsleitung. An der CA-Leitung wird aufgrund eines Befehlsmikro ein Impuls erzeugt, während an der RC-Leitung ein Impuls aufgrund eines Antwortmikro erzeugt wird. Das zeitliche Auftreten der Signale an der CA-uhd RC-Steuerleitung ist in der Fig. 7 dargestellt. Der Mikro "befindet sich für zwei Impulsperioden in dem M-Register. Wenn der Befehlsmikro vorhanden ist, geht die CA-Leitung während des zweiten Taktintervalls, in dem sich der Befehlsmikro im M-Register befindet, in den wahren Zustand über. In ähnlicher Weise geht die RC-Steuerleitung während des zweiten Takt int ervall s, während dessen sich ein Antwortmikro in dem M-Register 30 befindet, in den wahren Zustand über. Es sei erwähnt, daß einem Befehlsmikro per Definition stets ein Antwortmikro folgt, um die Phase Δ und die Phase B eines vollständigen E/A-Zyklus zu definieren.

Wie es aus der Fig. 6 hervorgeht, ist die Datenleitung der Zentraleinheit "bidirektional über zwei Treiber 42 und 44- mit der E/A-Leitung verbunden« Diese Treiber werden von einer einzigen Steuerl©itung I0S angesteuert,, die mit allen E/ASteuereinheiten verbunden ist<^ Wezin das an dieser Steuerleitung auftretende lOS-Signal tranr ist₉ wird der Treiber 44 eingeschaltet, um Information von der E/A-Leitung zur Datenleitung zu transferieren. Wenn das XOS-Signal nicht -wahr ist, wird der Treiber 42 über ein Invertierglied 46 eingeschaltet, um Information von der JDatenleituHg zu der E/A-Leitung zu transferieren. Die Art und WeISe₉ tile das lOS-Signal erzeugt wird, wird noch in Yerbindmg mit der Arbeitsweise-der E/A-Steuereinheit erläutert. Der Fig_o 7 kann aaa aber bereits entnehmen, daß das IQS-Signal normalerweise abgeschaltet ist und nur während der Phase B eingeschaltat wird«,

Alle Operationen der E/A-Steuereinheiten werden aufgrund einer Gruppe von Befehlen eingeleitet, die als Antwort auf einen Befehlsmikro über die E/A-Leitung zu. den E/A-Steuereinheiten transferiert werden. Eine Tabelle für diese Befehle ist in der Fig. 4 dargestellt. Ein Ausgabetransfer-Befehl (XFROT) wird während der Phase A mit 24 Bits über die E/A-Leitung transferiert, und zwar in dem in der Fig. 4 dargestellten Format, bei dem die vier höchstwertigen Bits einen Code von 0010 haben. Die nächsten vier höchstwertigen Bits geben die Nummer des Kanals an, für den der Befehl gedacht ist, und die restlichen sechzehn Bits sind für Daten verfügbar. Wie noch im einzelnen beschrieben wird, enthält jede E/A-Steuereinheit ein Zustandsregister,über das die E/A-Steuereinheit in irgendeinen von vierundzwanzig Betriebszuständen gesetzt wird. Während der Phase B gibt die Antwort auf der E/A-Leitung den Zustand des Zustandsregisters der besonderen E/A-Steuereinheit an, an die der Befehl gerichtet war. Wie man ferner der Fig. 4 entnehmen kann, transferiert ein Eingabetransfer-Befehl (XFRIN) während der Phase A den Code 0100 auf den vier höchstwertigen Bits der E/A-Leitung und die Kanalnummer mit den nächsten vier Bits. Während der Phase B enthält die Antwort auf der E/A-Leitung die Zustandszählung der E/A-Steuereinheit und bis zu 16 Datenbits·

Weiterhin sind drei Prüfbefehle vorgesehen, nämlich Prüfzustand (TSTS), Lösch- und Prüfzustand (TSCL) und Prüfbedienungsanforderung (TSR). Diese Befehle sind alle durch den Code 0001 in den vier höchstwertigen Bits und durch einen unterschiedlichen Code in den vier niedrigstwertigen Bits gekennzeichnet. Jeder Prüfzustand-Befehl enthält auch die Kanalnummer. Im Fall des Prüfzustands und des Lösch- und Prüfzustande enthält die Antwort sowohl die Zustandszählung als auch eine Identifizierung über den Typ des peripheren Geräts und ein Bit, das nur dann vorhanden ist, wenn in der E/A-Steuereinheit und in dem peripheren Gerät der Strom eingeschaltet ist. Die Prüfbedienungsanforderung antwortet wäh-

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rend der Phase B mit einer Maske. Jede der E/A-Steuereinheiten, die eine Bedienung anfordert, setzt ihr eigenes besonderes Bit in die Maske, wobei die Lage des Bit in der Maske den besonderen Kanal identifiziert, der die Bedienung anfordert. Auf diese Weise kann man irgendeine beliebige Anzahl von Kanälen, die Bedienung anfordern, als Antwort auf den Prüfbedienurigsanforderungsbefehl identifizieren. Schließlich ist noch ein Datenende-Befehl (TERM) vorgesehen, der während der Phase B ebenfalls eine Zustandszählung zurückschickt.

Um zu verstehen, wie diese Befehle zur Steuerung der Eingabe/ Ausgabe-Operationen für alle Arten von peripheren Geräten benutzt werden, sollen die Befehlsfolgen zur Steuerung der Kommunikation mit einem als peripheren Gerät dienenden Fernschreiber beispielshalber beschrieben werden. Der Fernschreiber ist ein übliches peripheres Gerät, mit dem Information ausgedruckt werden kann oder mit dem Information über ein Tastenfeld eingegeben werden kann. Somit werden sowohl die Eingabe- als auch Ausgabeoperation umfaßt. Einzelheiten der E/A-Steuereinheit für den Fernschreiber, der im folgenden auch Überwachungsausdrucker SPO genannt wird, sind in der Fig. 8 dargestellt. Wie es aus der Fig. 8 hervorgeht, enthält die SPO-Steuereinheit ein Zwstaadsregister 50, das auf irgendeinen von 24 Zuständen eingestellt werden kann, die STC-OO bis STC-23 genannt werden. Die verschiedenartigen Zustände des Zustandsregisters 50 zusammen mit der Anweisung über die Bedingungen, die das Zustandsregister 50 auf jeden der Zustände einstellen, und der Anweisung über die Betriebssignifikanz jedes Zustands sind in einer in der Fig. 5 dargestellten Tabelle zusammengestellt» Danach befindet sich das Zustandsregister 50 im Zustand STC-O, wenn es auf das Einschalten des peripheren Geräts wartet. Wenn das periphere Gerät fertig ist, wird das Zustandsregister 50 durch ein Fertig-Signal vom SPO in den Zustand STC-1 vorgerückt. Während des Zustands STC-1 ist die Steuereinheit fertig, das erste Byte des OP-Code des E/A-Deskriptors als Antwort auf

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ein Ausgabetransfer-Befehl von der Zentraleinheit zu erhalten. Wenn der Befehl von der Zentraleinheit empfangen-worden ist, geht die Steuereinheit in den Zustand.STC-2 über, in dem die Steuereinheit fertig ist, das zweite Byte des OP-Code zu empfangen. Dieses Byte wird empfangen über ein Ausgabe-Befehl von der Zentraleinheit, wobei dieser Befehl auch das Zustandsregister in den Zustand STC-3 bringt. Danach können die nächsten drei Zustände STC-4 bis STC-6 folgen, in denen drei Bytes einer Dateiadresse zur Steuereinheit transferiert werden. Nicht alle Steuereinheiten benutzen oder speichern die Dateiadresse· Die Dateiadresse wird im allgemeinen nur bei einer Plattendatei oder einem Plattenstapelspeicher verwendet, um die genaue Stelle zu identifizieren, zu der die Daten transferiert werden sollen. Der SPO benutzt keine Dateiadresse.

Wenn der OP-Code anzeigt, daß die Operation eine Leseoperation ist, und zwar im Anschluß an den Befehl von der Zentraleinheit, der das letzte Adreßbyte transferiert, wird der Zustandszähler in den Zustand STC-7 vorgerückt, in dem er bereit ist, das erste Bezugsadreßbyte zu empfangen. Danach folgen die Zustände STC-8 und STC-9, in denen die übrigen zwei Bytes der Bezugsadresse empfangen werden· Die Bezugsadresse wird in einem Zwischenspeicher 52 in der E/A-Steuereinheit gespeichert.

Die E/A-Steuereinheit geht dann in den Zustand STC-10 über, in dem sie die Operation ausführt, die der OP-Code aufruft. Mit der Beendigung des Transfers zwischen dem Zwischenspeicher und dem peripheren Gerät wird das Zustandsregister automatisch für den Fall einer Leseoperation in den Zustand STC-11 oder für den Fall einer Schreiboperation in den Zustand STC-18 vorgerückt. Gleichzeitig wird das Bedienungsanforderungssignal (SR) zur Schnittstelle eingeschaltet. Nach der Feststellung des Vorhandenseins einer Bedienungsanforderung sendet die Zentraleinheit einen. Prüfbedienungsanforderungs-

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befehl an alle E/A-Steuereinheiten und erhält eine Maske zurück, die angibt, welche der Steuereinheiten eine Bedienung anfordern. ._:

Unter der Annahme, daß der OP-Code eine Leseoperation ist, wird das Zustandsregister 50 durch die Zustände STC-11, STC-12 und STC-13 vorgerückt· Wahrend dieser Zustände ist die E/A-Steuereinheit bereit, aufgrund von empfangenen Eingabetransferbefehlen von der Zentraleinheit Bezugsadreßbytes 1,2 und 3 auszusenden.

Nach dem das letzte Bezugsadressenbyte an die Zentraleinheit durch einen Eingabetransferbefehl zurückgegeben ist, wird das Zustandsregister 50 aus dem Zustand STC-13 in den Zustand STC-15 gebracht» Die E/A-Steuereinheit ist jetzt bereit, ein Datenbyte vom Zwischenspeicher 52 zur Zentraleinheit zu üfoertragen_o Sie bleibt in diesem Zustand^ bis all© im Zwischenspeicher befindlichen Zeichen durch aufeinanderfolgende Eingabetransferbefehle in die Zentraleinheit transferiert sind» Dies dauert so lange an, Ms.das letzt© Datenbyte in dem Zwischenspeicher eine Hinweisbedingung signalisiert oder bis die Zentraleinheit einen Ende-Befehl aussendet«, Die Hinweis bedingung verursaehtp daß das Znstaadsregister 50 zum Zustand STC-17 vorgerückt wir&j, wohingegen der Ende-Befshl irerdaß das Zusstancisregister' zum Zustand STC=Y zurück- -

Der Zustand STC-17 versetzt dia E/A-Steuereinheit in die La-

oder abzugeben ο Wean während ©iaer Scb^eiboperatioa ein Ausgabetransf©rbefehl empfangen mrd_P mrö die E/A=Steu@reiah©it zum Zustand STC-7 zurückgesetzt, so daß der ZwIsckenspeieher mit der den Daten folgenden Bezugsadresse geladen werden kann« Wenn während. einer Leseope^ation ein Eingabet^anefe^befeKL empfangen mrd_P wird das Ziastandsregistes⁵ 50 in den Zustand, STC°21 vorgerückto -Wenn weteead. einer Lese©peratl©n sia

befehl empfangen wird, wird das Zustandsregister ebenfalls in den Zustand STC-21 gesetzt. Ein Eingabetransferbefehlt veranlaßt dann, daß das erste Byte eines Ergebniszustandsworts von einem Ergebniszustandsregister 90 zur Zentraleinheit transferiert wird, und das Zustandsregister 50 in den Zustand STC-22 vorgeschoben wird. Ein weiterer Eingabetransferbefehl rückt das Zustandsregister in den Zustand STC-23 vor und veranlaßt, daß ein zweites Byte des Ergebniszustandsworts zur Zentraleinheit abgegeben wird. Während des Zustands STC-23 veranlaßt ein Eingabetransferbefehl, daß das dritte Byte des Ergebniszustandsworts zur Zentraleinheit übertragen wird, und es wird veranlaßt, daß das Zustandsregister in den Zustand STC-O zurückgesetzt wird.

Es wird nun angenommen, daß, nachdem der OP-Code und die Dateiadressen durch die E/A-Steuereinheit von der Zentraleinheit empfangen worden sind und der OP-Code eine Schreiboperation aufruft, das Zustandsregister 50 nicht vom Zustand STC-6 in den Zustand STC-7 übergeht, sondern direkt zum Zustand STC-14 springt, in dem der Zwischenspeicher bereit ist, Daten von der Zentraleinheit zu empfangen.

Das Zustandsregister 50 wird vom Zustand STC-6 in den Zustand STC-14 aufgrund eines Ausgabetransferbefehls gesetzt, der das letzte Dateiadreßbyte transferiert. Im Zustand STC-14 ist die Steuereinheit bereit, ein Byte von Daten zu empfangen· Das Zustandsregister 50 bleibt in"diesem Zustand, während aufeinanderfolgende Ausgabetransferbefehle von der Zentraleinheit veranlassen, daß der Zwischenspeicher 52 mit Datenbytes geladen wird. Die Ladung des Zwischenspeichers mit Datenbytes wird während des Zustands STC-14 so lange fortgeführt, bis entweder ein ETX-Zeichen oder ein Ende-Befehl empfangen wird oder bis die Anzahl der Bytes einen vorbestimmten Wert erreicht. In jedem Fall wird das Zustandsregister in den Zustand STC-17 gesetzt. Die Zentraleinheit kann ebenfalls ein

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Befehl (TERM) abgeben. In diesem Fall wird das Zustandsregister in den Zustand STC-7 gesetzt.

Nachdem die Daten während einer Schreiboperation von dem Zwischenspeicher in das periphere Gerät transferiert worden sind, schreitet das Zustandsregister 50, wie oben angedeutet, vom Zustand STC-10 zum Zustand STC-18 vor, indem die E/A-Steuereinheit fertig ist, das erste Byte der Bezugsadresse vom Zwischenspeicher 52 zurück zur Zentraleinheit zu übertragen. Drei aufeinanderfolgende Eingabetransferbefehle transferieren die drei Bytes der Bezugsadresse vom Zwischenspeicher über die E/A-Leitung zurück zur Zentraleinheit. Gleichzeitig wird das Zustandsregister 50 zu den Zuständen STC-19, STC-20 und STC-21 vorgeschoben. Die E/A-Steuereinheit ist nun fertig, den Ergebnisdeskriptor, wie oben beschrieben, abzugeben. Im übrigen verläuft die Schreiboperation in der gleichen Weise wie die Leseoperation.

In der Fig. 8 sind die Einzelheiten der E/A-Steuereinheit dargestellt. Zusätzlich zum Zustandsregister 50 und Zwischenspeicher 52 enthält die E/A-Steuereinheit ein Eingangsregister 54, das Parallelbits über ein Gatter 56 von der E/A-Leitung erhält. Das Eingangsregister ist ferner derart ausgelegt, daß es serielle Bits über ein Gatter 60 von dem peripheren Gerät empfangen kann. Zum seriellen Informationstransfer kann das Eingangsregister 54 mit Hilfe von langsamen Taktimpulsen über ein Gatter 64 als Schieberegister betrieben werden. Die langsamen faktimpulse entsprechen in ihrer¹ Frequenz der seriellen Bitgeschwindigkeit des peripheren Geräts, so daß seriell codierte Zeichen von dem peripheren Gerät zusammengebaut werden. Ein einziges Byte wird vom Eingangsregister 54 in den Zwischenspeicher 52 über ein Gatter 65 transferiert» Der Zwischenspeicher 52 wird mit Hilfe von Schiebeimpulsenjj die über ein Gatter 66 zugeführt werden, als Schieberegister betrieben. Über ein Gatter 68 werden die Bytes aus dem Zwischenspeicher 52 zur E/A-Leitung geschoben.

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Obwohl es nicht dargestellt ist, kann die E/A-Steuereinheit einen Übersetzer enthalten, der eine Umsetzung zwischen dem internen Code der Verarbeitungsanlage und dem Code des peripheren Geräts vornimmt. Bei dem internen Code der Zentraleinheit kann es sich beispielsweise um einen 8-Bit-EBCDIC-Code handeln, wohingegen die Zeichen in dem peripheren Gerät einen 7-Bit-ASCII-Code haben können.

Wie es oben angedeutet ist, wird der Befehl von den vier niedrigstwertigen Bits und den vier höchstwertigen Bits jedes von der Zentraleinheit über die E/A-Leitung empfangenen Befehls definiert. Diese Bits werden einem Befehlsregister 70 zugeführt, das durch den CA-Impuls der E/A-Schnittstelle gesetzt wird. Das Befehlsregister hat sechs Ausgänge, die den in der Fig. 4 ausgeführten sechs möglichen Befehlen entsprechen. Zusätzlich zu den Daten und den Befehlsbits enthält jeder Befehl, mit Ausnahme des Prüfbedienungsanforderungsbefehls, vier Bits₉ die die Kanalnummer angeben. Diese Bits werden einem Kanalnuamierdecoder zugeführt, und, falls die Kanalnummer der Nummer der "besonderen E/A-Steuereinheit entspricht, gibt der Kanalnummerdecoder 72 ein Signal an eine Ausgangsleitung CH ab. Das Ausgangssignal des Kanalnummerdecoders 72 wird benutzt, um ein Kanal-Aktiv-Steuerflipflop (CHAF) 74 mit dem CA-Impuls einzuschalten.

Nach dem Smpfang eines Befehls wird während der Phase B über die E/A-Leitung eine Antwort an die Zentraleinheit zurückgegeben. Bei einem Singabetransferbefehl werden den Yermittlungsleitungen 0 bis 7 der E/A-Leitung durch Gatter 68 von dem Zwischenspeicher 52 Baten zugeführt. Das Gatter 68 ist geöffnet;, itfenn das Steuerflipflop 74 während der Phase A eingeschaltet worden ist, der EingabetransferbefeHLs ist im Befehlsregister 70 vorhanden und das Zustandsregister 50 befindet sich in einem des» Zustände STC-11, STC-12₉ STC-15 oder STC-17., wobei es sick um öle Zustande handelt, bei denen die E/A-Steuereinheit fertig ist, Daten zur Zentraleinheit abzu-

geben. Weiterhin wird bei allen Befehlen, mit Ausnahme des Prüfbedienungsanforderungsbefehls (TSR), die Zustandszählung des Zustandsregisters 50 den Vermittlungsleitungen 16 bis 20 der E/A-Leitung zugeführt. Zu diesem Zweck stellt eine Zustandscodeschaltung 69 fest, welche der Zustandsleitungen vom Register 50 wahr sind, und schaltet diese zur E/A-Leitung durch, wenn das Kanal-Aktiv-Steuerflipflop 74 eingeschaltet und die TSR-Leitung vom Befehlsregister 70 ausgeschaltet ist.

Zusätzlich zur Zustandszählung veranlassen der Prüfzustandsbefehl und der Lösch- und Prüfzustandsbefehl, daß codierte Information betreffend die Art des peripheren Geräts auf die Vermittlungsleitungen 0-7 der E/A-Leitung gegeben wird. Der Artcode wird einer Artcodierungsschaltung 71 zugeführt, die aktiv ist, wenn das Kanal-Aktiv-Steuerflipflop 74 eingeschaltet ist und wenn entweder die TSTS-Leitung oder die TSCL-Leitung von dem Befehlsregister 70 wahr ist.

Schließlich wird während der Phase B als Antwort auf einen Prüfbedienungsanforderungsbefehl von einer Maskenschaltung 73 die Maske den Vermittlungsleitungen 0-15 der E/A-Leitung zugeführt. Die Maske identifiziert die besondere E/A-Steuereinheit, die eine Bedienung anfordert. Einem Prüfbedienungsanforderungsbefehl können gleichzeitig mehrere E/A-Steuereinheiten antworten. Wenn eine besondere E/A-Steuereinheit tatsächlich eine Bedienung anfordert, wie es durch ein Bedienungsanforderungssteuerflipflop (SRF) 75 angezeigt wird, wird sie den TSR-Befehl bestätigend beantworten. Das Steuerflipflop 75 wird während des Zustands STC-10 des Zustandsregisters 50 eingeschaltet, wenn das OP-Register 76 eine Leseoperation aufruft und ein Bytezähler 88 eine Leitung BCNT-100 aktiviert hat, die angibt, daß der Zwischenspeicher 52 voll ist. Das Steuerflipflop 75 wird während des Zustands STC-10 ebenfalls eingeschaltet, wenn das OP-Register 76 eine Schreiboperation aufruft und ein Hinweis anzeigt, daß das letzte Byte in dem Zwischenspeicher 52 zum peripheren Gerät transferiert wird.

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Das Bedienungsanforderungssignal an der Leitung SR kann von irgendeiner E/A-Steuereinheit stammen und wird in jeder Steuereinheit von dem Flipflop 75 gesteuert, um der E/A-Schmittstelle zu signalisieren, daß eine besondere E/A-Steuereinheit eine Bedienung anfordert.

Das IOS-Signal zur E/A-Schnittstelle ist wahr, wenn das Steuerflipflop 74 eingeschaltet ist. Das IOS-Signal signalisiert der Schnittstelle, den Treiber 44 einzuschalten, um Signale von der E/A-Leitung zur Datenleitung der Zentraleinheit zu transferieren. Das IOS-Signal wird auch durch den Prüfbedienungsanforderungsbefehl eingeschaltet, so daß über die E/ALeitung die Maskeninformation von allen E/A-Steuereinheiten gleichzeitig durch die Zentraleinheit empfangen werden kann. Der Prüfbedienungsanforderungsbefehl kann alle E/A-Steuereinheiten gleichzeitig abfragen.

Das OP-Register 76 empfängt drei Bytes mit dem OP-Code von der E/A-Leitung durch eine Gatterschaltung 78, und zwar im Zustand STC-1, STC-2 und STC-3 des Zustandsregisters 50. Der Transfer findet statt aufgrund des CA-Impulses in der E/ASteuereinheit, in der das Ausgangssignal CH des Kanalnummerdecoders 72 wahr ist, und aufgrund eines Ausgabetransferbefehls von der Zentraleinheit. Dieser Befehl wird durch einen Efecoder 80 abgefühlt, und zwar aufgrund der höchstwertigen Bits, die während der Phase A an der E/A-Leitung empfangen werden. Das Ausgangssignal des OP-Registers 76 kann eine Schreib- oder eine Leseleitung aktivieren, und zwar in Abhängigkeit davon, welche Operation von dem gerade durch das Programm ausgeführten E/A-Deskriptor aufgerufen wird. Wie es in der Fig. 5 angezeigt ist, wird das Zustandsregister 50 durch die Zustände STC-1, STC-2 und STC-3 vorgeschoben, und zwar mit jedem empfangenen RC-Impuls, im Anschluß an den Emp-. fang eines XFROT-Befehls durch die E/A-Steuereinheit.

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Durch aufeinanderfolgende Ausgabetransferbefehle, die das Zustandsregister 50 durch die Zustände STC-4, STC-5 und STC-6 vorrücken, werden drei Dateiadreßbytes über eine Gatterschaltung 84 in einem Dateiadreßregister 82 gespeichert.

Wenn man im vorliegenden Augenblick annimmt, daß das OP-Register 76 anzeigt, daß eine Leseoperation ausgeführt werden soll, bei der Daten vom peripheren Gerät zu der Zentraleinheit über die E/A-Leitung transferiert werden sollen, werden drei weitere Ausgabetransferbefehle empfangen, die das Zustandsregister durch die Zustände STC-7, STC-8 und STC-9 vorrücken. Die nächsten drei Ausgabetransferbefehle rücken das Zustandsregister durch die Zustände STC-7, STC-8 und STC-9 vor, währenddessen drei die Bezugsadresse bildende Bytes über die E/A-Leitung empfangen und durch das Eingangsregister 54 in den Zwischenspeicher 52 transferiert werden. Ein Schiebesteuerflipflop (SHF) 86 wird aufgrund des RC-Impulses, der Jedem Ausgabetransferbefehl während der Zustände STC-7, STC-8 und STC-9 folgt, auf 1 gesetzt. Bei eingeschaltetem Steuerflipflop 86 wird ^edes empfangene Byte vom Eingangsregister 54 durch das Gatter 64 zum Eingang des Zwischenspeichers 52 transferiert und dann über das Gatter 66 unter der Einwirkung eines Taktpulses in den Zwischenspeicher geschoben. Alle Bytes in dem Zwischenspeicher werden gleichzeitig nach rechts verschoben. Wenn jedes Byte in dem Zwischenspeicher 52 verschoben wird, wird der Bytezählex» 88 durch das Ausgangssignal des Gatters 66 um 1 weitergezählt. Wie es aus der Fig. 5 hervorgeht, wird das Zustandsregister 50 mit dem Ausgabebefehl, der während des Zustands STC-9 das letzte Byte der Bezugsadresse in den Zwischenspeicher bringt, in den Zustand STC-10 vorgerückt.

Während des Zustands STC-10 des Zustandsregisters 50 werden bei einer Leseoperation Daten vom peripheren Gerät seriell in das Eingangsregister 54 transferiert, und, sobald ein volles Byte in dem Eingangsregister zusammenbaut ist, wird es durch das Gatter 64 in den Zwischenspeicher 52 geschoben. Die Art und

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Weise, wie die Bytes seriell in dem Eingangsregister zusammengebaut und dann parallel in den Zwischenspeicher 50 transferiert werden, braucht im einzelnen nicht beschrieben zu werden, da dies nach üblichen Verfahren vorgenommen wird.

Wenn der Zwischenspeicher 52 voll ist, wie es der bis zu einer maximalen Kapazität von 100 Bytes zählende Bytezähler 88 angibt, wird das Zustandsregister 50 in den Zustand STC-11 vorgerückt, wie es in der Fig. 5 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die drei Bytes der Bezugsadresse in den rechten Positionen des Zwischenspeichers 52, und somit in einer solchen Lage, daß diese Bytes als erste während der nachfolgenden Eingabetransferbefehle (XFRIK) zur Zentraleinheit transferiert werden.

Die drei Eingabetransferbefehle von der Zentraleinheit rücken das Zustandsregister 50 vom Zustand STC-11 in den Zustand STC-12 und STC-13 vor und vom Zustand STC-13 in den Zustand STC-15. Während der Zustände STC-11, STC-12 und STC-13 werden die drei Bytes der Bezugsadresse über das Gatter 68 aus dem Schieberegister 52 zur E/A-Leitung geschoben. Zur selben Zeit wird das SHF-Steuerflipflop 86 auf 1 gesetzt, um eine Verschiebung im Zwischenspeicher 52 zu verursachen und um den Bytezähler 88 weiterzuschalten.

Wie es aus der Fig. 5 hervorgeht, transferieren aufeinanderfolgende Eingabetransferbefehle ^XFRIN) aufeinanderfolgende Datenbytes vom Zwischenspeicher 52 über die E/A-Vermittlungsleitung zur Zentraleinheit, wobei sich das Zustandsregister 52 im Zustand STC-15 befindet. Das Zustandsregister 50 bleibt im Zustand STC-15, bis vom Zwischenspeicher 52 ein Hinweissignal abgegeben wird, das andeutet, daß das letzte Datenbyte in der am weitesten rechts liegenden Position des Zwischenspeichers 52 ist und bereit ist, auf die E/A-Leitung heraustransferiert zu werden. Wie es die Fig. 5 veranschaulicht, veranlaßt das Hinweissignal, daß das Zustandsregister 50 in den Zustand

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STC-17 vorrückt, während dem das letzte Datenbit aufgrund des letzten Eingabetransferbefehls zur Zentraleinheit übertragen wird. Aus dem Zustand STC-17 wird dann das Zμstandsregister in den Zustand STC-21 gesetzt.

Während des Zustands STC-21 wird ein von der Zentraleinheit kommender Eingabetransferbefehl empfangen, der veranlaßt, daß das erste Byte des Inhalts des Ergebniszustandsregisters 90 über eine Gatterschaltung 92 auf die E/A-Leitung transferiert wird. Die übrigen zwei Bytes des Ergebniszustandsregisters werden während der Zustände STC-22 und STC-23 transferiert. Das Zustandsregister 50 wird dann in den Zustand STC-O zurückgesetzt.

Es sei erwähnt, daß die Zentraleinheit während der Leseoperation zu jeder Zeit den Datentransfer beenden kann. Wenn während des Betriebs im Zustand STC-15 oder STC-17 die E/A-Steuereinheit ein Ende-Befehl erhält^ wird das Zustandsregister unmittelbar durch den RC-Impuls während der Phase B in den Zustand STC-21 vorgeschoben^ wie es aus der Fig., 5 hervorgeht.

Beim Ausführen einer Schreiboperation, bei der Daten von der Zentraleinheit in das periphere Gerät transferiert werden, umfaßt die Operation der E/A-Steuereinheit eine unterschiedliche Folge des Zustandsregisters 50, wie es ebenfalls aus der Fig. 5 hervorgeht. Die Operation wird wi-ederum durch eine Kombination aus dem Zustand des Zustandsregisters 50 und dem von der Zentraleinheit empfangenen Befehl gesteuert. Das OP-Register 76 wird zunächst von der Zentraleinheit durch Ausgabetransferbefehle geladen. Im Anschluß daran folgt die Dateiadresse, sofern eine vorgesehen ist, und das Zustandsregister 50 schreitet fort bis zum Zustand STC-6» Unter der Annahme, daß das OP-Register eine Schreiboperation anzeigt, springt das Zustandsregister zum Zustand STC-14_P in dem der Zwischenspeicher 52 mit Datenbytes von der Zentraleinheit aufgrund einer Reihe von Ausgabetransferbefehlen geladen wird. Während des

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Zustands STC-14 steuert das Gatter 56 ein Datenbyte zum Eingangsregister 54 durch. Das Schiebesteuerflipflop 86 wird ebenfalls eingeschaltet und veranlaßt, daß die Bytes durch das Gatter 64 in den Zwischenspeicher 52 geschoben werden und der Bytezähler 88 weitergeschaltet wird. Das Zustandsregister 50 bleibt so lange im Zustand STC-14, bis entweder der Bytezähler 88 eine vorbestimmte Zählbedingung erreicht, beispielsweise 73, ein ETX-Zeichen im Eingangsregister von der Zentraleinheit empfangen wird oder ein Ende-Befehl empfangen wird. Das ETX-Zeichen wird von einer Decodierschaltung 100 festgestellt, die an den Ausgang des Eingangsregisters 54 angeschlossen ist. Die Gegenwart einer vorbestimmten Bytezählung oder das ETX-Zeichen veranlassen, daß das Zustandsregister in den Zustand STC-17 gebracht wird, in dem das letzte Datenbyte empfangen wird. Während des Zustands STC-17 wird ein Hinweis in dem Eingangsregister 54 gesetzt, um das letzte Zeichen zu kennzeichnen, das in den Zwischenspeicher 52 transferiert wird. Das Zustandsregister wird entweder durch einen Ende-Befehl während des Zustands STC-14 oder durch den Ausgabetransferbefehl während des Zustands STC-17 in den Zustand STC-7 gesetzt.

Wenn das Zustandsregister 50 während der Schreiboperation in den Zustand STC-7 zurückgesetzt ist, werden durch aufeinanderfolgende Ausgabetransferbefehle die drei Bytes der Bezugsadresse in den Zwischenspeicher 52 gegeben. Gleichzeitig wird das als Folgezähler dienende Zustandsregister über die Zustände STC-7, STC-8 und STC-9 in den Zustand STC-10 vorgerückt.

Während des Zustands STC-10 werden aus dem Zwischenspeicher 52 bitserieil Daten durch ein Gatter 62 zum peripheren Gerät transferiert, nachdem der Zwischenspeicher 52 zunächst bezüglich seiner rechten Position eingestellt worden ist. Die Ladeoperation des peripheren Geräts mit Daten von einer peripheren Steuereinheit wird in üblicher Weise ausgeführt und braucht daher im einzelnen nicht beschrieben zu werden,

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Das Zustandsregister 50 bleibt während einer Schreiboperation im Zustand STC-10, bis der Hinweis im letzten Zeichen des Zwischenspeichers 52 festgestellt wird, der anzeigt, daß gerade das letzte Byte zum peripheren Gerät transferiert wird. Wie es aus der Fig. 5 hervorgeht, veranlaßt diese Bedingung, daß das Zustandsregister 50 in den Zustand STC-18 gesetzt wird, . in dem die E/A-Steuereinheit bereit ist, das erste Byte der Bezugsadresse im Zwischenspeicher 52 zurück zur Zentraleinheit zu übertragen. Drei aufeinanderfolgende Eingabetransferbefehle veranlassen, daß die drei Bytes der Bezugsadresse zur Zentraleinheit zurückgebracht werden und daß das Zustandsregister 50 in den Zustand STC-20 vorgerückt wird, in dem die E/A-Steuereinheit bereit ist, das erste Byte des Ergebnisdeskriptors vom Ergebniszustandsregister 90 zurück zur Zentraleinheit zu übertragen, und zwar in einer bereits beschriebenen Weise.

Aus der obigen Beschreibung geht die Arbeitsweise der E/A-Unteranlage hervor. Die Arbeitsweise der E/A-Steuereinrichtungen erfolgt vollständig unter dem Einfluß des von der Zentraleinheit ausgeführten Programms (software). Die E/A-Steuereinheiten steuern lediglich den Transfer von Daten zwischen einem Zwischenspeicher in jeder Steuereinheit und dem zugeordneten peripheren Gerät« Alle Transfers durch die E/A-Schnittstelle werden durch die Zentraleinheit gesteuert, und zwar mit Hilfe von Befehlen, die den E/A-Steuereinheiten von der Zentraleinheit zugeführt werden. Alle tatsächlichen Informationstransfers über die E/A-Leitung finden nur aufgrund von einem von zwei MikroOperatoren statt, die von der Zentraleinheit ausgeführt werden. Wenn eine E/A-Steuereinheit eine Bedienung durch die Zentraleinheit anfordert, muß die Zentraleinheit die E/ASteuereinheit mit einem Prüfbedienungsanforderungsbefehl abfragen. Dieser Befehl wird als Maskeninformation zur Zentraleinheit zurückgeschickt und bezeichnet jede der Steuereinheiten, die eine Bedienung anfordert.

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Um es dem Programm zu ermöglichen, bezüglich des Zustands der E/A-Steuereinheiten auf dem Laufenden zu bleiben, besteht eine der Maßnahmen der Erfindung darin, daß die Zustandsinformation während der Phase B jedes E/A-Zyklus zur Zentraleinheit zurückgesandt wird, wovon allerdings der Prüfbedienungsanforderungsbefehl ausgenommen ist. Die Zustandsinformation kann auch zu jedem Zeitpunkt aufgrund eines Prüfzustandsbefehls zur Zentraleinheit zurückgesandt werden. Dieser Befehl selbst beeinträchtigt nicht den Zustand der E/A-Steuereinheit. Gleichzeitig kann der Zustand auch geprüft werden, und zwar dadurch, daß die E/A-Steuereinheit durch einen Lösch- und Prüfzustandsbefehl gelöscht und in den Zustand STC-1 zurückgebracht wird.

Eine weitere wichtige Maßnahme gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Bezugsadresse, die den E/A-Deskriptor im Speicher angibt und die vom Programm benutzt wird, um eine besondere E/A-Operation einzuleiten, im Zwischenspeicher 52 der E/A-Steuereinheit gespeichert wird, während die E/A-Deskriptoroperation durch die E/A-Steuereinheit ausgeführt wird. Diese Bezugsadresse wird in die Zentraleinheit zurückgegeben, wenn die E/A-Operation beendet ist, und zwar gefolgt von der Ergebniszustandsinformation. Im Falle einer Schreiboperation werden die drei Bytes der Bezugsadresse in den Zwischenspeicher 52 transferiert, und zwar unmittelbar im Anschluß an den Transfer des letzten Datenbyte in den Zwischenspeicher 52. Wenn somit die Daten aus dem Zwischenspeicher 52 in das periphere Gerät geschoben werden, gelangen die drei Bytes der Bezugsadresse im Zwischenspeicher 52 nach rechts, so daß sie eine Position erreichen, von der sie aus dem Zwischenspeicher 52 am Ende der E/A-Operation in die Zentraleinheit zurückgebracht werden.

Während der Leseoperation werden die Bezugsadreßbytes in den Zwischenspeicher 52 geschoben, bevor von dem peripheren Gerät empfangene Datenbytes in den Zwischenspeicher 52 gegeben werden. Auf diese Weise werden die Bezugsadreßbytes zur Zentral-

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einheit zurückgebracht, bevor die Datenbytes aus dem Zwischenspeicher 52 zur Zentraleinheit zurückgebracht werden. Die Rückkehr der Bezugsadresse zur Zentraleinheit ermöglicht es dieser, den E/A-Deskriptor im Speicher erneut zu lokalisieren, um von dem Deskriptor die Speicheradreßinformation zu erhalten. Die Zentraleinheit kann dann durch Befehl Daten von dem Steuereinheitzwischenspeicher in den Zwischenspeicherbereich des Hauptspeichers transferieren, um die Leseoperation zu vervollständigen. Die Zentraleinheit kann auch den Ergebnisdeskriptor in den. Bezugsadreßplatz im Hauptspeicher bringen, um den jetzt ausgeführten E/A-Deskriptor zu ersetzen oder zu modifizieren.

Claims

Patentansprüche

Datenverarbeitungsanlage enthaltend einen Speicher, eine mikroprogrammierte Zentraleinheit mit mehreren Registern und einem Datenleitungskanal aus mehreren parallelen Leitungen, die die Register untereinander und mit dem Speicher verbinden, sowie mit einer Einrichtung zum Ausführen einer Folge von Mikrooperatoren, einen Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal mit mehreren parallelen Leitungen, mehrere an den Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal angeschlossene Eingabe/Ausgabe-Steuereinheiten, von denen jede mindestens mit einem- peripheren Gerät verbunden ist, und eine den Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal mit dem Datenleitungskanal verbindende Schnittstelle,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle eine Einrichtung enthält, die auf einen ersten vorbestimmten Mikrooperator anspricht, der von der Zentraleinheit ausgeführt wird, um zusammen mit einem ersten Steuersignal eine Gruppe von Datenbits in Paralleldarstellung an dem Datenleitungskanal von einem der Register, das durch den Mikrooperator bezeichnet ist, über, den Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal zu jeder der Steuereinheiten zu transferieren, und daß die Schnittstelle eine Einrichtung enthält, die auf einen zweiten vorbestimmten Mikrooperator anspricht, der von der Zentraleinheit ausgeführt wird, um zusammen mit einem zweiten Steuersignal zu jeder der Steuereinheiten eine Gruppe von Datenbits in Paralleldarstellung von irgendeiner der Steuereinheiten an dem Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal zu einem der Register, das durch den Mikrooperator bezeichnet ist, über den Datenleitungskanal zu transferieren.

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2. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuereinheit ein Befehlsregister, .eine auf das erste Steuersignal ansprechende Einrichtung zum Laden des Befehlsregisters in jeder der Steuereinheiten mit Datenbits an einer ersten Gruppe der parallelen Leitungen des Eingabe/Ausgabe-Leitungskanals, eine auf das erste Steuersignal ansprechende Einrichtung zum Erzeugen eines Kanal-Aktiv-Signals in einer der Steuereinheiten, die durch die Datenbits bezeichnet ist, an einer zweiten Gruppe der parallelen Leitungen des Eingabe/ Ausgabe-Leitungskanals, ein Zustandsregister, das mehrere Zustände einnehmen kann, von denen jeder einen Steuerzustand der Steuereinheit definiert, und eine auf das zweite Steuersignal und das Kanal-Aktiv-Signal ansprechende Einrichtung enthält, die, wenn diese beiden Signale in der Steuereinheit vorhanden sind, den Zustand des Zustandsregisters in codierter Form an den Eingabe/Ausgabe-Leitungskanal legt.
3. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zwischenspeicher und durch eine Einrichtung, die auf das Vorhandensein des ersten Steuersignals, des Kanal-Aktiv-Signals und eines vorbestimmten Zustands der Datenbits an der ersten Gruppe von Leitungen des Eingabe/Ausgabe-Leitungskanals anspricht, um die Datenbits an einer dritten Gruppe von Leitungen des Eingabe/Ausgabe-Leitungskanals zu dem Zwischenspeicher zu transferieren«,
4. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zwischenspeicher und eine Einrichtung, die auf das Vorhandensein des zweiten Steuersignals und eines vorbestimmten Zustands des Befehlsregisters anspricht, um eine Gruppe von Datenbits von dem Zwischenspeicher zu einer Gruppe von Leitungen des Eingabe/Ausgabe-Leitungskanals zu transferieren.

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5. Datenverarbeitungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuereinheit eine Einrichtung enthält, die ein Bedienungsanforderungssignal erzeugt, wenn die Steuereinheit eine Bedienung durch die Zentraleinheit anfordert, und eine Einrichtung aufweist, die auf einen zweiten vorbestimmten Zustand des Befehlsregisters und auf das Vorhandensein des Bedienungsanforderungssignals anspricht, um auf einer vorbestimmten Leitung des Eingabe/Ausgabe-Leitungskahals ein Bit zu transferieren, wobei jede Steuereinheit eine andere Leitung des Eingabe/Ausgabe-Leitungskanals benutzt.
6. Verfahren zum Steuern des Transfers von Daten zwischen einem Speicher und einem oder mehreren peripheren Geräten unter. Verwendung einer mikroprogrammierten Zentraleinheit und mehreren peripheren Steuereinheiten, von denen jede mindestens ein peripheres Gerät steuert und einen Datenzwischenspeicher aufweist, der zum Speichern eines Blocks von Datenbytes dient, die zu dem peripheren Gerät zu transferieren sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Speicher mindestens ein Deskriptor mit einem Feld, das einen Eingabe/Ausgabe-Operationscode und eine besondere periphere Steuereinheit vorschreibt, und mit Adreßfeidern, die den Beginn und das Ende eines Zwischenspeicherbereiches in dem Speicher vorschreiben, gespeichert wird, daß das Auslesen eines der Deskriptoren von einem Bezugsadreßplatz in dem Speicher zu der Zentraleinheit ausgelöst wird, daß das Operationscode- und Einheitbezeichnungsfeld von der Zentraleinheit an alle Steuereinheiten transferiert wird, daß der Operationscode in der Steuereinheit gespeichert wird, die durch die Einheitbezeichnung identifiziert ist, daß die Bezugsadresse des Deskriptors zum Datenzwischenspeicher der Steuereinheit transferiert wird und daß nach Beendigung des Datentransfers zwischen dem Datenzwischenspeicher und dem zugeordneten peripheren Gerät die Bezugsadresse zur Zentraleinheit zurückgegeben wird.

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7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund eines den Transfer von Daten zu .dem peripheren Gerät bezeichnenden Operationscode vor dem Transfer der Bezugsadresse zu dem Zwischenspeicher Daten von der Zentraleinheit zu dem Datenzwischenspeicher transferiert werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund eines den Transfer von Daten von dem peripheren Gerät bezeichnenden Operationscode im Anschluß an den Transfer der Bezugsadresse zu der Zentraleinheit Daten von dem Zwischenspeicher zu der Zentraleinheit transferiert werden.

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