DE2247735C3 - Schaltungsanordnung zur dynamischen Zuteilung von Rechenzeit - Google Patents

Description

<f

Zuordnung nicht durch das Programm kontrolliert

rden kann. Der Nachteil besteht darin, daß die

» rdnungssteuerung _{aus e}i_nem Ringzähler und

Feripherieschaltungeii besteht.

Außerdem ist es aus »Proceedings of the Eastern router Conference«, Dezember 1957, Seiten 128 rr'j32* bekannt, ein Maskenregister dazu zu verwenden vorliegende Signale wunschgemäß auszuwählen nd daraus die Adresse eines nächsten anzusteuernden Wortes abzuleiten. ιυ

Jedoch 2eigt diese Veröffentlichung keine Schaltungsanordnung zur dynamischen Zuteilung von Rechenzeit in einer Datenverarbeitungsanlage.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, «ine- Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, daß die Zuteilung von Zeitabschnitten der gemeinsamen Einheit in jedem Umlauf den jeweiligen Erfordernissen neu angepaßt wird, wobei die Bestimmung vom Programmierer beeinflußbar sein soll.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Der Hauptvorteil dieser Schaltungsanordnung beleht darin, daß durch das laufende Mikroprogramm die Zeitscheiben entsprechend zu- bzw. abgeschaltet werden können, indem lediglich die Indexworte geändert werden. A.ußerdem wird erreicht, daß bei mehreren von deir Außenwelt kommenden Unterbrechungsleitungen durch ODER-Verknüpfung mit der L/A/Jf-Adresse die Möglichkeit besteht, die Zeitscheibenkette zu verlassen, zu verändern oder beizubehalten, so daß unterbrechungsfdhige oder nicht unterbrechungsfähige Programmwechsel definiert werden können.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird nun an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielcn näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufteilung der Zeitscheiben in einem +< > Steuerspeicher eines Rechners,

Fig.2 eine Schaltungsanordnung zur Zcitschcibcnsteuerung mit Trapping und

Fig. 3 eine prinzipielle Art der Prioritätenberücksichtigung bei Trapping.

Zum allgemeinen Verständnis der Erfindung soll noch folgendes ausgeführt werden:

Vorausgesetzt wird ein bekannter Rechner mit iinem Stcuerspeicher, in dem Anwenderprogramme in Form von Mikroprogrammen gespeichert sind. Die 5" Anwenderprogramme oder Aufgaben sind dabei jeweils einer äußeiren Einheit, z. B. einer Ein-/Ausgabeeinheit in Form eines Plattenspeichers, eines Druckers oder eines Kartenlochers als Mikro- oder Steuerprogramme zugeordnet.

Dieser Rechner, in dem der Steuerspeicher vorhanden ist, dient zur Koordinierung und Steuerung der angeschlossenen äußeren Einheiten, wie z. B. der genannten Ein- und Ausgabegeräte.

Die gewünschte Aufteilung der zur Verfügung 6» stehenden Zeitscheiben bzw. Zyklen bzw. Zuteilung der Aufgaben innerhalb eines gesamten Umlaufs im Steuerspeicher geschieht für eine bestimmte Konfiguration eines Datenverarbeitungssystems vom Vrogrammierer der Mikroprogramme.

In F i g. 1 ist ein Zeitscheibensystem für einen Rechner, der die Ein- und Ausgabegeräte innerhalb eines Rechnersystems steuert, dargestellt. Die miteinander in Reihe verbundenen Kästchen stellen dabei eine Folge von Index- oder Steuervvorten dar. Über jedem Kästchen ist die Indexadresse in hexadezimaler Darstellung zu sehen, links im Kästchen jeweils der Zeiger PTR und rechts die jeweilige Adresse LINK des nachfolgenden Steuerworts. Die Zeiger PTR von 0 bis 7 sind, wie aus der untersten Zeile der F i g. 1 hervorgeht, den einzelnen Geräten oder Einheiten bzw. Programmen der Datenveraibeitungseinheit, wie z.B. 0 dem Kanal, 1 einem Lesegerät RDR PR T 1 usw. zugeordnet, Die Adresse im rechten Teil eines jeden Steuerwonkästchens ist ebenfalls hexadezimal dargestellt.

Zwischen der Indexadresse und der Adresse des nachfolgenden Index- oder Steuerworts besteht die ■olgende Gesetzmäßigkeit:

Indexadresse ist 2 χ LINK + 1, wobei wiederum sowohl die Indexadresse als aucli LINK in hexadezimaler Darstellung einzusetzen ist.

Die jeweils dritten Kästchen in jeder Zeile mit den Indexadressen II. 31. 19 und 39 sowie 13, 33. 18 und 38 zeigen eine Gruppe von Steuervvorten, wobei innerhalb dieser Gruppe durch eine Verzweigung TRAP (ζ. B. C iiktiv in Zeile 1) eines der Steuerworte ausgewählt werden kann. Die Zusammenhänge zwischen der L/iVK-AdressL und den Verzweigungskommandos ist detaillierter an Hand der F i g. 3 beschrieben, so daß hier nicht näher auf die weiteren Zusammenhänge eingegangen wird.

Wie aus F i g. 1 zu sehen ist, sind in diesem Beispie! den im EiiWAusgaberechner simultan ablautenden sieben Programmen 1 bis 7 außer 0 zu Beginn der Operationen je Vi« Anteil eines Gesamtumlaufs zugeordnet, das heißt mit anderen W orten, daß in diesem Beispiel ein ganzer Umlauf aus 1(S Zeitscheiben besteht. Je nach Bedarf schalten sich die einzelnen Teilprogramme nach der Festlegung vom Mikroprogranirnierer her einzelne Zeitscheiben zu oder aktivieren andere zur Zeit ruhende Programme. Durch eine Verzweigung TRAP kann von einem Programm auf ein anderes^Programm zu jeder Zeit umgeschaltet werden ("2 - "7"). Durch die gezeigte Form der Steuerworte, auch Indcxvvorte genannt, die alle nacheinander im Register oder in einem Speicher, nämlich hier ζ B. dem Steuerspeichcr des Ein- und Ausgaberechners, stehen können, bestehen die zwei prinzipiellen Möglichkeiten und Vorteile:

1. Mikroprogramm: Durch das laufende Mikroprogramm lassen sich die Zeitscheiben zu- bzw. abschalten, indem die Steuer- oder Indexworte abgeändert werden. Hierdurch kann man Prioritäten abhängig vom Mikroprogramm setzen.

2. Verzweigung TR A P (s. Beschreibung von Fig. 2 und 3), unterbrechungsgesteuerte Zeiteinteilung: Mehrere von der Außenwelt kommende Unterbrechungsleitungen bilden durch eine logische ODER-Verknüpfung mit der L/NK-Aclressc des nächsten aktiven Steueroder Indexwortcs, die Möglichkeit, die Zeitscheibenkette zu verlassen, zu verändern oder beizubehalten. Mit anderen Worten lassen sich dadurch unterbrechungsfähige und nicht unterbrechungsfähige Programmwechsel definieren. Außerdem können dadurch mehrere Unterbrechungsebenen relativ zu einem oder mehreren Basisprogrammen realisiert werden. Durch die Tatsache, daß nicht alle Steuer- oder Indexworte unterbrechungsfähig sind, bleibt auch im

Falle einer Verzweigung TRAP die Möglichkeit in den zugehörigen Aufgaben, per Mikroprogramm Zeitmessungen durchzuführen.

In Fig. 2 ist die Unterbrechung mit Hilfe einer logischen ODER-Verknüpfung des jeweiligen aktuellen TRAP mit der aktuellen LINK-Adresse eines bestimmten L//VK-Adreßteils eines Indexwortes gezeigt, wobei die einzelnen Indexworte / bis η wiederum aus jeweils einem Zeiger und der L/N/C-Adresse bestehen.

Die Steuer- bzw. Indexworte sind in F i g. 2 in Zeilen eines Speichers ALS eines Rechners abgespeichert, der quasi simultan mehrere Programme ausführen kann.

In Fig. 3 ist nun eine Schaltungsanordnung dargestellt, die die logische ODER-Verknüpfung der LlNK-Adressen mit den TRAPs bewirkt, wobei bei der Verzweigung TRAP Prioritäten, entsprechend der in der Mitte gezeigten Tabelle, die sich durch die ODER-Verknüpfung des aus vier Bits bestehenden »0 anliegenden TRAP und der aus vier Bits bestehenden L/NK-Adresse ergibt, berücksichtigt werden. Bei ODER-Verknüpfung der LWK-Adresse 0000 mit den Verzweigungsadressen TRAP 0001 bis 1111 ergeben sich die im rechten Teil der F i g. 3 gezeigten r/?/4P-gesteuerten prioritätsabhängigen Programmebenen über dem Basisprogramm. Falls keine Anforderungssignale TRAP aktiv sind (0000), wird die Indexadresse 0000 erzeugt. Die entsprechende Index-Wort-Adresse löst ein Hinlergrundprogramm aus.

Wie sowohl aus der F i g. 2 als auch aus der F i g. 3 Zu ersehen ist, ist es durch die logische ODER-Ve, knüpfung möglich, zu jeder Zeit die aktuelle LlNK-Adresse gewissermaßen zu maskieren und damit sowohl unterbrechungsfähige als auch nicht unterbrechungsfähige Steuer- bzw. Indexworte sogar unter Berücksichtigung verschiedener Prioritäten und damit eine dynamische Aufgabenverteilung, das heißt, eine dynamische Zeitscheibenzuteiiung, zu ermöglichen.

Es soll noch erwähnt werden, daß die in F i g. 1 gezeigte Aufteilung eines Gesamtumlaufs in 16 Zeitscheiben und die in F i g. 3 gezeigte logische Ver knüpfungstabellc mit der L/NK-Adresse OCOO will kürlich gewählt sind und jede Modifizierung ohne erfinderliches Zutun möglich ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. jedem Programm eine bestimmte feste Anzahl dieser

   Patentansprüche: ²TuSeIn IsTe? bekannt, in modernen Datenver-

   , r. , . j j · u „ -7,. -irhpitunusanlagen angeschlossene Eingabe-ZAusgabe-

   . Schaltungsanordnung zur dynamischen Zu- tung an g ^ _mme ^fe _{zu steuer}* _d

   teilung von Rechen«.! an Aufgaben oder^ ⁵ ^^ I_ereichen eines Speichers oder in _be! insbesondere an mehrere in einem Rechner be- sonderen Steuerspeichern^ur Verfugung steher.. _Dle arbeitete Aufgaben oder Programme mit oder Mikroprogramme £^e;„J'"^ze _w™ ^
   ohne Prioritätssteuerung, wobei gegebenenfalls werden jedoch ιnurbeno t.gt wenn ein Grat oder die die Prioritätsmarkierungen in Anforderung*- - ihm zugehorenden Pufferspeicher und Register Inforsignalen enthalten sind und die Schaltungs- mafonen benötigen bzw. abgeben. Wenn mehrere anordnung abhängig von in Registern oder Geräte einen Zugriff zu ihrem spe. ie Hen „der zu Speicherteilen gespeicherten, den Aufgaben oder einem allgemeinen Steuerprogramm anfordern, _muß Programmen zugeordneten Steuerworten die eine Reihenfolge festgelegt werden da jeweils nur ein Zeitscheiben nacheinander, entsprechend einer >5 Zugriff zu diesem gewünschten Steuer_progra_mm vorgegebenen Reihenfolge, zuteilt und damit die möglich ist Auch hier Legt das allgemeine Prinzip Zeifscheiben nach den j-cweilieen Erfordernissen zugrunde, daß mehrere anfordernde Einheiten oder an die Aufgaben oder Programme abgibt, da- Programme vorhanden smd die quasi gleichzeitig d u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Steuer- mit einer gemeinsamen benutzbaren Einheit, „amlich worte auf einem die Anzahl der zugeordneten *> dem Hauptspeicher oder dem Instruktionsspeicher, Zeitscheiben angebenden Zeigerteil (PTR) und zusammenarbeiten. In der deutschen Offenlegungseinem Adreßteil (LINK) bestehen und daß der schrift 2 230 727 ist nun eine Schaltungsanordnung Adreßteil (LINK) der gerade ablaufenden Auf- zur dynamischen Zuteilung von Spescherzyk'.en um gäbe oder des Programms über eine Maskierungs- Vorrangsteuerung vorgeschlagen worden. d,e zur schaltung (O) mit den Verzweigungen (TRAP) *5 Steuerung des Verbindungsaufbaus zwischen den ananecbcndcn Anforderungssignalen logisch zur fordernden Einheiten und einer gemeinsamen EinAdresse des nächsten Steuerworts verknüpft wird. heit. z. B dem Speicher einer Datenvcrarbeitungs-
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- anlage, angeordnet ist und Vorrangmarkierungen, die durch gekennzeichnet, daß die Maskierungs- in den Anforderungssignalen enthalten sind, beriickschaltung als Ionische ODER-Schaltung ausge- 30 sichtigt, die dadurch charakterisiert ist daß ,oder anführt ist " fordernden Einheit ein gesondertes Speicheradreß-
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch I register zur Ansteuerung einer in gemeinsam bcnutz- und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den bare Teile und die nur fur bestimmte anfordernde Untcrbrechungsleitungen ankommenden Signale Einheiten benutzbare Teile aufgeteilten Einheit zu- (TRAPs) bestimmte Prioritätsmerkmale tragen 35 aeordnct sind und daß Auswertungsschaltungen bei und von internen Operationen im Rechner aus- Nichtvorliegen von Anforderungen immer ein Steuergelöst werden. signal abgeben, das die Bedienung eines bestimmten
4. 4. Schaltungsanordnung nach den Ansprii- anfordernden Geräts durch die teilweise gemeinsame chen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Einheit bewirkt, und daß bei gleichzeitigem Vorliegen den Untcrbrechungsleitungen ankommenden Si- 40 von Bedienungsanforderungen mehrerer anforderngnale (TRAPs) bestimmten Prioritälsmcrkmalen der Einheiten von den genannten Auswertungsschalzugeordnet smd und von externen Einheiten des tungen Steuersignale erzeugt werden, die den Zugriff Rechners ausgelöst werden. zur teilweise gemeinsamen Einheit abwechselnd den

   anfordernden Einheiten für je einen, durch Takt-45 signale bestimmten Zyklus zuteilen.

   Obwohl hier gezeigt ist, daß bereits Prioritäten

   dahingehend berücksichtigt werden, d!aß eine gerade

   Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung ablaufende Operation mit der gemeinsamen Einheit zur dynamischen Zuteilung von Rechenzeit an Auf- dann unterbrochen wird, wenn eine höhcrwcrtige gaben oder Programme im Zeitteilbetrieb mittels 50 Einheit ein Anforderungssignal abgibt und daß dann Zeitscheiben, insbesondere an mehrere in einem abwechselnd die höherwertige und die niedrigwerti-Rechner bearbeitete Aufgaben oder Programme mit gere Einheit bedient werden, so daß also auch kein oder ohne Prioritätssteuerung, wobei gegebenenfalls fester Zuteilungsrahmen der Zeitscheiben vorhanden die Prioritätsmarkierungen in Anforderungssignalen ist, hat diese Schaltungsanordnung jedoch den Nachenthalten sind und die Schaltungsanordnung abhän- 55 teil, daß eine völlig freie vom Programmierer begig von in Registern oder Speicherteilen gespeicher- stimmbare dynamische Zuteilung der Aufgaben zu ten, den Aufgaben oder Programmen zugeordneten den Zeitscheiben nicht möglich ist.
   Steuerworten die Zeitscheiben nacheinander, ent- Außerdem ist durch die deutsche Offenlegungssprcchend einer vorgegebenen Reihenfolge, zuteilt schrift 1 942 005 eine Datenverarbeitungsanlage mit und damit die Zeitscheiben nach den jeweiligen Er- 60 dynamischer Zeitzuteilung bekanntgeworden, die die fordernissen an die Aufgaben oder Programme ab- Zuteilung vom Programm her steuert, wobei jedoch gibt. die Zuordnungssteuerung mit Hilfe eines Ringzählers,

   In modernen Datenverarbeitungsanlagen werden der mit Decodern und Torschaltungen verbunden im sogenannten Multiprogrammingbetricb mehrere ist, durchgeführt wird Aus dieser deutschen Offen-Programme quasi gleichzeitig in einem Rechner ab- 65 legungsschrift geht weiter hervor, daß der Zeitgearbeitet. Bei den bekannten Maschinen werden abschnitt »Null« einer der acht virtuellen Datenverdeshalb die Hauptspeicher- und/oder Programm- arbeitungseinheiten durch einen Schalter auf dem speicherzyklen in feste Zeitscheiben unterteilt und Bedienungspult zugeordnet werden kann und diese