DE2155111B2 - Steuereinrichtung für die Speicher einer programmgesteuerten Realzeit-Datenverarbeitungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für di.2 Speicher einer programmgesteuerten Realzeit - Datenverarbeitungsanlage mit mehreren Hauptspeichern, von denen ein Teil dazu verwendet wird, feststehende permanente Speicherinformationen zu speichern, und der andere Teil dazu verwendet wird, sich verändernde temporäre Speicherinformationen zu speichern,^Lund mit zentralen Steuereinheiten zum Steuern der gesamten programmgesteuerten Realzeit - Datenverarbeitungsanlage, beispielsweise eines elektronischen Telefonschaltsystems.

Um einen unterbrechungsfreien Betrieb erreichen zu können, wurden in programmgesteuerten Realzeit-Datenverarbeitungsanlagen je nach dem Einzelfall schon verschiedene Betriebsarten der Einrichtung angewandt. Typische Betriebsarten sind etwa:

a) Einzelbetrieb

In einer solchen Anlage arbeitet man mit einem einzigen Satz aus einer zentralen Steuereinheit und einem Hauptspeicher. Reserveeinrichtungen werden nicht verwendet.

b) Duplexbetrieb

Diese Anlage besteht im wesentlichen aus zwei zentralen Steuereinheiten und zwei Hauptspeichern. Eine Kombination aus zentraler Steuereinheit und Hauptspeicher dient als Arbeitsoder Betriebsgruppe und die andere Kombination als Reservegruppe.

c) Zweifachbetrieb

Diese Anlage enthält zwei zentrale Steuereinheiten und zwei vollständig doppelte Hauptspeicher, die sämtlich parallel und synchron betrieben werden. ·■··■.·....

Die zuerst erwähnte Betriebsart »Einzelbetrieb« ist für eine Kommunikationsschaltanlage ungeeignet,

3 4

da die Arbeitsweise unterbrochen wird, wenn eine e) eine Einrichtung zum Überträgen entsprechender

Einrichtung fehlerhaft arbeitet. Der Betrieb kann temporärer Speicheririformationen bei Ausfall eines

erst nach Reparatur der fehlerhaften Einrichtung fort- temporäre SpeicHermformationen speichernden

gesetzt werden. Hauptspeichers, und zwar der in den vorbestimmten

Beim Duplexbetrieb wird dieser Nachteil zwar 5 Speichefbereichen^Tdef peripheren ErsätÄspeicher geabgeschwächt, jedoch ist zur Erfassung der fehler- speicherten TeileV'welchie'^ön Vdeöi ausgefallenen haften Betriebsweise ein erheblicher Zeitaufwand Hauptspeicher durch die periodische Kopiereinricherforderlich. Ein kontinuierlicher Betrieb wird hierbei tung kopiert wurden; in den Bereitschaftsspeicher, dadurch erschwert, daß die gespeicherte Information und zum Überträgen der änderen Teile der temporären in den arbeitenden Hauptspeichern leicht vernichtet io Speicherinförmätionenjin^ritsprechehdeiJaüptspeiwerden kann. Eine im Zweifachbetrieb arbeitende, eher, aus denen die, temporären "Speicherinfofmaverbesserte Anlage vermeidet die Nachteile des Duplex- tionen kopiert worden waren, wodurch der Betrieb betriebes. Eine im Zweifachbetrieb arbeitende Anlage der Verarbeituhgsanlage ohne wesentliche Unterist im Bell System Technical Journal (Vol. XLIII, brechung des Betriebs des Systems erneut in Gang Nr. 5, Sept. 1964) beschrieben und als »Nr. 1 ESS 15 gesetzt werden kann. ! 0 , s : ;. ? \
Electronic Switching System« bezeichnet. Weiter ist Zweckmäßige Ausführungsformen bzw. Weitendurch die US-PS 33 12 947 eine praktische Speicher- bildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren anordnung für diesen Zweifachbetrieb bekanntge- Ansprüchen. _Λ; /; ^r : -¹ : :
worden. Dort wird die Speicherinformation dadurch Mit der Erfindung ist eine Datenverarbeitungsin einer ungeraden Zahl von Speichern doppelt 20 anlage geschaffen, bei der mehrere schnelle und teure gespeichert, daß der Speicherbetrieb eines Haupt- Speicher durch mehrere billige langsame Ersatzspeichers unterteilt wird. Weiter ist es durch die speicher und nur einen schnellen Bereitschaftsspeicher US-PS 3312947 bekanntgeworden, Steuerflipflops, ersetzt sind. ν X^s ο; Λ ; ;
Namensregister und andere Einrichtungen zum Ein- Die erfindungsgemaße Steuereinrichtung für Speispeichern in die Hauptspeicher oder Auslesen aus 25 eher ist besonders geeignet für elektronische Schaltden Hauptspeichern über doppelte Speicherleitungen systeme, bei denen sehr strenge Erfordernisse bezügzu verwenden. Diese Anlage ist jedoch infolge der lieh der Aufrechterhaltung eines ünterbrechungsfreien doppelten Hauptspeicher kostspielig. Außerdem wird Betriebes bestehen.; Als periphere Ersatzspeicher beim Auftreten eines Programmfehlers der Betrieb großer Kapazität können vorteilhaft Magnettrommelunterbrochen, da die Information in den doppelten 30 speicher dienen. Die peripheren Magnettrommel-Hauptspeichern vernichtet wird, speicher speichern zu Betriebsbeginri der Anlage

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingegebene permanente Speicherinformationen sokostengünstige Möglichkeit zu schaffen, permanente wie kontinuierlich wechselnde, -temporäre Speicherund temporäre Speicherinformatiönen bei einem wäh- information. Bei fehlerhafter Arbeitsweise eines Hauptrend des Betriebs der Datenverarbeitungsanlage in 35 Speichers der Anlage wird die entsprechende permaeinem der Hauptspeicher auftretenden Fehler sicher- nente oder temporäre Speicherinformation aus den zustellen. Insbesondere soll eine kostengünstige Mög- Magnettrommelspeichern in den Bereitschaftsspeilichkeit für ein derartiges Sicherstellen von Informa- ehern umgespeichert, so daß die Anlage ohne wesenttion in großen, praktisch verwendeten Telefonämtern liehe Unterbrechung weiterarbeiten kann,
geschaffen werden. 40 Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher

löst, daß zusätzlich folgende Elemente vorgesehen sind: erläutert. In der Zeichnung zeigt

a) wenigstens ein Bereitschaftsspeicher mit gleichem F i g. 1 ein Blockschaltbild für normalen Betrieb Aufbau wie die Hauptspeicher, der bei Ausfall eines der Steuereinrichtung für eine Datenverarbeitungsder Hauptspeicher dessen Platz einnimmt, und peri- 45 anlage gemäß der Erfindung, wobei sämtliche Hauptphere Ersatzspeicher mit langsamer Geschwindigkeit speicher arbeiten, "

und großer Kapazität, die von den zentralen Steuer- Fig. 2 eine schematische Darstellung der Inforeinheiten gesteuert werden und Speicherbereiche zum mationsübertragung aus den Hauptspeichern in die Kopieren und Bewahren des Speicherinhalts der peripheren Speicher,
Hauptspeicher haben, 50 F i g. 3 ein Blockschaltbild zum Betrieb der Daten-

b) eine Einrichtung zum Kopieren der permanenten verarbeitungsanlage bei fehlerhafter Arbeitsweise eines Speicherinformatiönen zu Beginn des Betriebs der Hauptspeichers, ;/ ■ ; i ; ;
Anlage in vörbestirnmte Speicherbereiche der peri- Fi g. 4 ein Diagramm der Zusammenbruchswahrpheren Ersatzspeicher, : scheinlichkeit der Datenverarbeitungsanlage in Ab-

c) eine Einrichtung zum periodischen Kopieren 55 hängigkeit von der Zeit,

der sich verändernden temporären Speicherinfor- F i g. 5 ein Blockschaltbild zum Betrieb einer be-

mationen in vorbestimmten Perioden von »i« Sekun- kannten Anläge mit doppelten Speichern und

den in vörbestimmte Speicherbereiche der peripheren Fig. 6 ein Blockschaltbild zur Darstellung der

Ersatzspeicher, normalen Betriebsart bei einer alternativen Aus-

d) ein· Einrichtung zum übertragen der ent- 60 führungsform einer Steuereinrichtung für eine Datensprecheofen permanenten Speicherinformationen, verarbeitungsanlage gemäß der Erfindung.

wenn ein permanente Speicherinformatiönen spei- Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausfühchernder Hauptspeicher ausfällt, in den Bereitschafts- rungsform einer Steuereinrichtung für eine Datenspeicher, wobei die Speicherinformationen aus den verarbeitungsanlage. Es sind lediglich die wesentvorbestiminten Speicherbereichen des peripheren Er- 65 liehen Teile der Einrichtung dargestellt, während zum satzspeichcrs übertragen werden, in welche sie vom Verständnis der Erfindung nicht erforderliche Teile ausgefallenen Hauptspeicher durch die Einrichtung weggelassen würden. Die Einrichtung ist als Beispiel zum Kopieren kopiert worden sind, und zur Verwendung in einem elektronischen Telefon-

215 51ί1

sehaltsystem im öffentlichen; Dienst: vorgesehen, wobei davon ausgegangen wird, daß eine Betriebsunterbrechung unzulässig sein soll: Das noch näher zu beschreibende Schaltsystem arbeitet in synchronem Betrieb.:', V-^i-! :vV·^:^·: ::■-■:■>: <, π :;·;..;- . ■

In Fig; 1 sind die Blöcke (CC) 10 und 11 zwei gleiche, parallel angeordnete und synchron arbeitende, zentrale Steuereinheiten. Der Block 12 ist eine Anpassüngsschältürig zur überprüfung der Synchronisation der zentralen Steuereinheiten (GC) 10, 11. Die Blöcke (MEM) 20, 21 und 22 sind Hauptspeicher. Entsprechend Fig. 1 kann die Anzahl der Speicher (MEM) je nach dem Verkehrsbedürfnis des jeweiligen Schaltsystems modifiziert ^; werdend Der Block (ST-MEM) 29 ist ein Bereitschaftsspeicher als Ersatz für einen Hauptspeicher (MEM), falls ein solcher fehlerhaft arbeitet. ^: ;■' -I

Die zentralen Steuereinheiten CC, die Anpassungsschaltung 12 und die Speicher -MEM und ST-MEM bilden die Hauptteile der zentralen Verarbeitungsanlage des Schaltsystems. Das Schaltsystem umfaßt ferner periphere Speicher, bestehend aus doppelten Magnettrommelspeichern (MD) 30, 31, und einen oder mehrere weitere, periphere Speicher/als Block 32 dargestellt, Magnetbänder, Magnetplatten usw.

Bestimmte Teile der. peripheren Speicher dienen zur Stützung oder überlagerung, ider' Hauptspeicher (MEM). In diesem Ausführungsbeispiel dienen die Magnettrommelspeicher 30, 31 ? als Uberlagerungsspeicher. Es können jedoch auch Platten- oder Bandspeicher hierfür verwendet 1 werden;'

Die zentralen Steuereinheiten IQ, 11 dienen zur Prüfung^: und Anpassung des Resultats beim Ausführen einer Instruktion, was während der Ausführung der Instruktion mindestens einmal erfolgt. Im normalen Betrieb ist der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 29 einem der Hauptspeicher (MEM) zugeordnet. In diesem besonderen Fall ist der Speicher 29 dem Speicher 20 zugeordnet, der die mehr signifikanten Speicher daten aufnehmen- kann. In dieser Anordnung ist der Speicher 20 ein Basisspeicher.

Die Hauptspeicher (M£M); 21* 22 erhalten die Adresseninformation und Eingabedaten von der zentralen Steuereinheit (CC) 10 und senden ausgelesene Daten zu den beiden zentralen Steuereinheiten (CC) 10 und 11. Der Hauptspeicher (MEM) 20 erhält Adresseninformation Und Eingabedaten von der zentralen Steuereinheit (CC) 10 und liefert Auslesedaten zur zentralen Steuereinheit (CC) 10. Der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 29 erhält; Adresseninformation und Eingabedaten von der ' zentralen Steuereinheit (CC) 11 und liefert Auslesedaten zur zentralen Steuereinheit (CC) 11· i ■-'. λ -ιγ·;·: u::;'::r:^]<y '.;;,. ; " y- :': ■ ■■:.! Die zentralen Steuereinheiten (CC)sind zur schnellen Erfassung eines in ihnen auftretenden Fehlers doppelt; vorhanden,, während die; Π Häuptspeicher (MEM) nicht doppelt vorhanden sind; Zur Erfassung fehlerhafter Arbeitsweise werden diel zentralen Steuereinheiten (CC) 10 und 11 synchron betrieben. Im Gegensatz dazu ist jeder; Hauptspeicher (MEM) 20, 21, 22 mit einer aufwendigen, inneren Fehlererfassungseinrichtung ausgestattet;: etwa ,einer Paritätsprüfschaltung, einer l/H-Dekodierprüfschaltung, einer Antriebsprüfschaltung od. dgl. Ein Hauptspeicher (MEM) erfaßt also einen ; darin auftretenden Fehler selbst, auch wenn die;Anpassungsschaltung 12 anzeigt, daß die zentralen Steuereinheiten (CC) korrekt arbeiten. ; '..■.:*. ■.: _;; ·.··.,·■■.

In der Praxis wird in einer Realzeit-Datenverarbeitungsanlage, etwa in einem elektronischen Schaltsystem, der Informationsinhält des Hauptspeichers in zwei Klassen eingeteilt. Die erste Klasse betrifft feste Information, wie etwa ein Schaltprogramm, die Teilnehmer betreffende Information usw., hier als permanente Speicherinformation bezeichnet. Die zweite Klasse bezieht sich auf variable Information, wie etwa die den Fortschritt des Anrufverbindungs-;, Verfahrens anzeigenden Daten, hier als temporäre Speicherinformation bezeichnet. Die beiden Infor-. mationsklassen werden in verschiedenen Hauptspeichern (MEM) gespeichert. Ein zum Speichern fester Information geeigneter Speicher wird als permanenter Speicher (PM) und ein Speicher für variable Information als temporärer Speicher (TM) bezeichnet.

Gewöhnlich sind die permanenten Speicher (PM) zur Aufnahme der festen Information halbpermanente Einrichtungen, etwa eine Metallkarte, ein Drahtspeicher usw. Als temporärer Speicher (TM) ist mit Vorteil ein Kernspeicher verwendbar. Ebenfalls kann an Stelle eines permanenten Speichers (PM) ein temporärer Speicher (TM) Verwendung finden, indem man die Eingabemöglichkeit des temporären Speichers sperrt.

In Fig. 1 können sämtliche Hauptspeicher (MEM) 20 bis 22 als temporäre Speicher (TM) ausgeführt werden. Man kann jedoch auch einen Teil eines Hauptspeichers 20 bis 22 als halbpermanenten Speicher äquivalenter Kapazität als temporären Speicher ausführen. Der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 29 sollte ein temporärer Speicher sein, da dieser Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) die Stelle jedes anderen Speichers (MEM) 20 bis 22 einnehmen können muß. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Anlage soll sich der Hinweis auf einen permanenten Speicher (PM), auf einen permanente Speicherinformation speichernden Speicher und der Hinweis auf einen temporären Speicher (TM) auf einen temporäre Speicherinformation speichernden Speicher beziehen.

Fig. 2 zeigt, wie die Hauptspeicher (MEM) in der Anlage abgestützt oder überlagert sind. Zwei Magnettrommelspeicher (MD) 110, 111, entsprechend 30 und 31 in Fi g. 1, dienen als Uberlagerungsspeicher. Aus Zweckmäßigkeitserwägungen werden hier verschiedene Bezugsziffern zur Bezeichnung gleicher Teile in den Fi g. 1, 2, 3 und 6 verwendet.

Der Informationsinhalt für den Permanentspeicher (PM) wird in die Aufnahme- oder Speicherbereiche 121, 123 der entsprechenden Magnettrommelspeicher (MD) 110, 111 bei Betriebsbeginn der Anlage eingegeben. Der Informationsinhalt des temporären Speichers (TM), der sich von Zeit zu Zeit ändert, wird abwechselnd in zwei temporäre Aufnahmeoder Speicherbereiche 122, 124 der Magnettrommelspeicher (MD) 110, 111 in vorgegebenen Zeitabschnitten, d. h. ί Sekunden eingegeben.

Im Einzelnen wird zu einem Zeitpunkt 101 in F i g. 2 die temporäre Speicherinformation (TM) in den Bereich 122 der Trommel 110 gegeben. Nach dem Verstreichen von ί Sekunden zu einer Zeit 102 wird die temporäre Speicherinformation (TM) in den Bereich 124 der Trommel 111 gegeben. Ebenso wird zu einer Zeit 103 die temporäre Speicherinformation (TM) in den Bereich 122 und zu einer Zeit die temporäre Speicherinformation (TM) in den Bereich 124 usw. gegeben, so daß dieser Vorgang kontinuierlich abläuft.

Fig. 3 zeigt die Arbeitsweise der Anlage, wenn ein Hauptspeicher (MEM) einen Fehler aufweist. Angenommen wird, daß ein Hauptspeicher (MEM) 51 fehlerhaft ist. Bei fehlerhaftem Speicher (MEM) 51 wird die Anlage effektiv, so > neu aufgebaut, daß der fehlerhafte Hauptspeicher (MEM) 51 vom System isoliert wird und der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 53 seinen Platz einnimmt. Der Bereitschaftsspeicher 53 nimmt dann Adresseninformätion und Eingabedaten von der zentralen Steuereinheit (CC) 40 auf und liefert Auslesedaten zu den beiden zentralen Steuereinheiten (CC) 40, 41.

An Hand von Fig. 2 soll erläutert werden, wie der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 130 die Information beim Auftreten eines Fehlers und die Arbeitsweise des Schaltsystems wieder herstellt. :

Es werden drei mögliche Fälle betrachtet. Im ersten Fall ist ein nicht doppelt vorhandener permanenter Speicher (PM) fehlerhaft, im zweiten Fall ein nicht doppelt vorhandener temporärer Speicher (TM) und im dritten Fall ein Hauptspeicher (MEM), d. h. der Hauptspeicher (MEM) 20 in Fig. 1, der durch einen Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) doppelt vorhanden ist.

Ist der störende Speicher ein Permanentspeicher (PM), so wird, da die gesamte permanente Speicherinformation in die entsprechenden Speicherbereiche 121 oder 123 der Magnettrommelspeicher (MD) 110, 111 übertragen wurde, die gespeicherte Information aus diesen Bereichen in den Hauptspeicher (MEM) 130 umgespeichert. Der Hauptspeicher (MEM) 130 muß als temporärer Speicher (TM) arbeiten. In Fig. 3 ist der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 53 gleichwertig 130 in Fig. 2. Die anderen Hauptspeicher (MEM); die als temporäre Speicher (TM) verwendet wurden, enthalten korrekte Information, so daß die Verarbeitung vom Zeitpunkt des Auftretens des Fehlers unter Verwendung der Information des temporären Speichers (TM) in Verbindung mit der Information permanenter Speicher (PM) wieder fortgesetzt werden kann, die nun in den temporären Speicher (MEM) 130 umgespeichert wurde.

Die erforderliche Zeit zum Umspeichern der permanenten Speicherinformation in den Hauptspeicher (MEM) 130 hängt vom Informationsvolumen im permanenten Speicher (PM) und die Übertragungszeit von der im System verwendeten Ausrüstung ab. Bei einer typischen Ausführungsform eines Schaltsystems liegt diese Uberträgungszeit bei einem 32 K-Wortspeicher in der Größenordnung von 0,6 Sekunden.

Streng genommen wird die Betriebsbereitschaft des Schaltsystems während dieser Umspeichefzeit unterbrochen, so daß gewisse Betriebsstörungen auftreten können. So kann bei dieser sich auf ein Telefonschaltsystem, oder ein Telefonamt beziehenden Ausführungsform ein Anruf, der während der Umspeicherzeit von etwa 0,6 Sekunden erfolgte, oder genauer gesagt, ein Anruf zur Herstellung einer Verbindung mit einem Register oder einem Geber während dieser Zeitspanne, ungenau verarbeitet werden, so daß eine falsche Fernverbindung bzw. eine Verbindung mit einer falschen Nummer entstehen kann. Diese ungenaue Verarbeitung führt zum Zustand »kein Ton«. Berücksichtigt man die geringe Wahrscheinlichkeit einer solchen fehlerhaften Verarbeitung, so kann dieser Fall jedoch akzeptiert werden.

Die Wiederherstellung der Arbeitsweise der Anlage bei Fehlem in einem nicht doppelt vorhandenen, temporären Speicher (TM) wird jetzt beschrieben. Wie bereits erwähnt, wird der Informationsinhalt des temporären Speichers (TM). während einer Zeitspanne von t Sekunden abwechselnd in die Speicherbereiche 122 und 124 der Magnettrommelspeicher (MD) 110, 111 gesetzt. Beim Auftreten eines Fehlers kann jeder der Bereiche 122 oder 124 zur Erhaltung der temporären Speicherinformation dienen.

In Fi g. 2 ist angenommen,: daß ein Fehler* im temporären Speicher (TM) zwischen den Zeitpunkten 103 und 104 aufgetreten ist, so daß die zum Zeitpunkt 102 in den Bereich 124 gespeicherte temporäre Speicherinformation erhalten oder wieder hergestellt werden muß. In diesem Fall ist der gesamte Informationsinhalt des gesamten temporären Speichers (TM) wieder herzustellen, da teilweise Wiederherstellung des temporären Speichers (TM) infolge der zeitlichen Nichtkoinzidenz zu einer Diskrepanz der temporären Speicherinformation führt.

Beim vorliegenden Telefonschaltsystem wird der Hauptinhalt der zu erhaltenden Daten zu Fernleitungs-(trunk)-Speicherdaten, enthaltend Information bezüglich des Fortschritts eines Anrufes und des Verbindungszweigs. Es ist erforderlich, die im Bereich 124 zu erhaltenden Daten auf das zu begrenzen, was zur Wiederherstellung der Arbeitsweise der Anlage nach ί bis 2 ί Sekunden wirksam ausreicht. Im Fall des Telefonschaltsystems ist ein Anruf, der das Gesprächsstadium erreicht: hat, im stabilen Zustand. Es werden deshalb lediglich die Daten, die Anrufe im Gesprächsstadium betreffen, vom Fernleitungsinformationsspeicher abgeleitet. Durch Verwendung der Daten, die Anrufe im Gesprächsstadium betreffen, kann die erforderliche Bahninformation erzielt und die Bahnen in der Hardware können erhalten werden. Bei anderen Anrufen geht der Verbindungsvorgang nochmals vom .Ausgängszustand aus unter Verwendung der Information des temporären Speichers (TM) und unter Annahme des anfangs festgelegten Zustands der Hardware. ,Wie die Statistik zeigt, machen Anrufe im Gesprächsstadium etwa 80% der gesamten durchgehenden Gespräche aus. In der Praxis ist es deshalb akzeptabel,;lediglich die Verbindungen wieder herzustellen, die beim Eintritt eines Speicherfehlers das Gesprächsstadium erreicht haben. Unter dieser Voraussetzung wird der größte Teil der Verbindungen nicht unterbrochen und kann im Gesprächsstadium fortgesetzt werden. .

Wenn der fehlerhafte Speicher ein Speicher ist, der durch den Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) doppelt vorhanden ist, beispielsweise der Hauptspeicher (MEM): 20 in Fi g. 1.,; so kann man eine andere Lösung ^anwenden. Der ;. Bereitschaftsspeicher (ST-MEM), z.B. 29 in Fig. 1,· enthält/normalerweise den ümgespeicherten Informationsinhalt des fehlerhaften ,Hauptspeichers (MjEM) 20. Der fehlerhafte Hauptspeicher (MEM) 20 kann deshalb außer Betrieb.genommen und der Schaltvorgang neu gestartet werden, indem man zurückgeht z.u den Daten, die im Zeitpunkt des: Auftretens des Fehlers verfügbar waren. ;.■' _{; :}. ,' ··;■;■.,.·■;-,/ . -.■.; ,.'.·. ..·■ ■ \ .· ■:■■■,:■-,.

Das beschriebene Schaltsystem ermöglicht somit bei der Verarbeitung von Telefonverbindungen einen praktisch unterbrechungsfreien;Betrieb,, selbst dann, wenn ein Hauptspeicher (MEM). fehlerhaft wird;

Die Zuverlässigkeit des Schaltsystems unter Verwendung des Speichersteuersystems soll jetzt beschrieben werden. ^J ■ :■ -γ

509 536/325

Die Wahrscheinlichkeit Pi. daß eine Anzahl ; von insgesamt ti + 1 Einrichtungen oder Speichern fehlerhaft wird, läßt sich wie folgt ausdrücken.

wobei K = //// und wo μ die mittlere Zeit zur Beseitigung eines Fehlers (MTTR) ist und λ die mittlere Zeit zwischen dem Versagen (MTBF).

Werden zwei von η + 1 Einrichtungen gleichzeitig fehlerhaft, so bricht die Anlage zusammen. Die Wahrscheinlichkeitszeit T eines Zusammenbruchs fur eine Periode L ist gegeben durch

T = L(P₂ + P₃+ ... P_n+1)= L--JL(H₊ ])K².

(2)

, Die Wahrscheihlichkeitszeit TfUr einen Zusammenbruch : der Anlage-'ohne:Bereitschaftseinriehtung ist

■F i g; 4 /zeigt ■ den ^; Zusammeriharig zwischen der Wahrscheihlichkeitszeit T für einen¹ Zusammenbruch in einer Periode L von 40 Jahren :auf der Ordinate und IfK = ^:φ,. λ: (MTBFfMTTR)^ auf- der Abszisse ifür η -arbeitende 'Einrichtungen:·' Die: sieben Linien η = 1,-η ^= 2 ί-. .'β ^^entsprechen der Zusammenbruchszeit eines'Bereitschaftssystems (η ₊ 1), d. h.i eine Bereitschaftseinrichtung ist für « arbeitende Einrichtungen vorgesehen.' Die^:uLinie Jz,=^1 entspricht dem Fall, in dem eine: Bereitschaftseinrichtung für eine '< arbeitende Einrichtung > vorgesehen ist. Die oberste Linie »keine Reserve« gilt für: den Fall, in dem; keine Reserveeinrichtung vorhanden; ist.

Aus ^: Fi g; 4 läßt 'sich die wahrscheinliche Zusämmenbrüchszdit der' praktischen Äusführühgsform der beschriebenen Anlage abschätzen.^; Es sei angenommen^ daß die mittlere :Zeit^zWte^ Versagen (MTBF) λ für einen Hauptspeicher 800 Stunden beträgt unddie mittlere Zeit zur- Reparatur' (M T TRY μ 1 Stunde ist.: Aus Fi g. 4 folgt dann, daß die wahrscheinliche ■■ Zusammenbruchszeit während 40 Jahren 3 Stunden für η — '3, 5,5 Stunden "für-n :=' 4,^; 8 Stundenfür; η =-5 beträgt: Das bedeutet, daß bei: Ausführung der'vorliegenden Steuereinrichtung als Bereitschaftssystem (n+1) :die wahrscheinliche Zusammenbruchszeit des ;Sysfems 8 Stunden: 'auf 40 Jahre beträgt; wenn' eine Reserveeinrichturig: für ifünf in Betrieb befindliche"■■'Einrichtungen ί vörgoseheri »ist. Diese Zahl ist für praktische Dienstleistungen, ohne weiteres akzeptabel. ;: ^: i ;: *^;ΐ' ·^:·- λ .;·.'::.;/λ ^v: Im : Vergleich dazu beträgt die : wahrscheinliche Zusammenbruchszeit bei Ausrüstung; ohne Reserve 440 Stunden im FaIIe eines Hauptspeichers, 1300 Stunden bei 3 iHauptspeichern,^: 1750 !'Stunden¹· bei vier und 2200:Stunden bdi fünf Einrichtungen. Bereits durch eine Bereitschaftseinrichtüng wird somit :die Zuverlässigkeit des Systems; beträchtlich erhöht. ^r ■^;In, Fi g_; 5^;.;'zeigt ein 'Blocksehaltbild die Arbeitsweise einer; · bekannten - Realzeit-Daten Verarbeitungsanlage, wobei ■ die Hauptspeicher sämtlich doppelt vorhanden sind.: Ein Hauptspeicher (MEM) 210 ist doppelt vorhanden durch einen Hauptspeicher (MEM) 220, ein Häupspeieher (MEM) 211 durch 221 und ein Hauptspeicher (MEM) 212 durch· 222. Wenn bei doppelten Speichern beispielsweise einer der Hauptspeicher (MEM) 210 oder 220 fehlerhaft wird, übernimmt der andere Hauptspeicher die Funktion des fehlerhaften Hauptspeichers, so daß die wahrscheinliehe Zusammenbruchszeit des Systems sehr klein ist. Die Zuverlässigkeit läßt sich noch erhöhen, indem man eine Möglichkeit zur Wiederherstellung der Arbeitsweise der Anlage vorsieht. Jedoch läßt sich auch bei einer bekannten Anlage der Art nach Fig. 5, die Vollständig nach dem doppelten Schema ausgeführt ist, beispielsweise in der erwähnten Anlage Nr. 1 ESS, bei der ein Teil der Speicher aus halbpermanenten Speichern besteht, der Zusammenbruch der Anlage dann nicht vermeiden, wenn beide doppelt vorhandenen Hauptspeicher, etwa (MEM)^ 210 und 220 in Fig. 5 fehlerhaft werden. Für diesen-Fall läßt sich unter Bezug auf die Kurve η =^: 1 in F i g. 4 die wahrscheinliche Zusammenbruchszeit der Anlage über 40 Jahre zu 0,6 Stunden errechnen, wenn man annimmt, daß die mittlere Zeit zwischen Versagen (MTBF)X 800 Stunden beträgt und die mittlere Zeit zur Reparatur (MTTR)μ 1 Stunde ist. Dieser Wert ist natürlich besser als bei der beschriebenen Ausführungsform ohne Verwendung eines zweiten Speichers, jedoch mit einer Bereitschaftsanordnung η ₊1, aber die Zeit liegt immer noch in der gleichen Größenordnung wie bei der beschriebenen Anlage.

Jedoch ist das beschriebene Bereitschaftsspeichersystem (n+ 1) wirtschaftlicher als ein vollkommen Verdoppeltes Speichersystem bekannter Art. Man muß hier' beachten, daß die peripheren Speicher großer Kapazität zürn Abstützen oder überlagern der Hauptgedächtniseinrichtungen in der beschriebenen Anlage nicht nur für diese Uberlagerungszwecke vorhanden sind. Die existierenden peripheren Speicher großer Kapazität, die in bekannten Anlagen lediglich zur Aufnahme der großen Anzahl von Daten oder Programmen der Teilnehmer vorhanden sind, können hier zusätzlich für Überlagerungszwecke eingesetzt werden. Die Grundkosten der peripheren Speichereinrichtungen für die Uberlagerüngsmaßnahme kann man dadurch vernachlässigen. ·

Die Kosten T₁ der Speichereinrichtungen der beschriebenen Anlage ohne Redundanzmaßnahmen ist gegeben durch

wobei

T₁ = n_P

n_TC_T ,

(4)

Cp = Kosten eines halbpermanenten Speichers, Hp = erforderliche Anzahl halbpermanenter ;.'... Speicher ohne Redundanzmaßnahrnen, :Cj- =.Kosten eines temporären Speichers, :. >. '. U₁J '",= .erforderliche Anzahl temporärer Speicher . .,,.-:' ohne Redundanzmaßnahmen. V₁

" Die Kosten T₂ einer vollständig doppelt vorhandenen Speichereinrichtung sind dagegen ^; gegeben dürch.^;, · ^: '■■ ■■;■'-:■''■'■^; ':■--;-:■- ..'.■■' ■■-·■'■■ ■"■■:'■ '■' ."'■"■.■

',' ■ ... ' ''.τ "— JT ^Λ "'■'■'■' Ys'V-"'^:

fo ■ Die^; Kosten T₃ des Bereitschaftsspeichersystems (ri+A) sind gegeben durch .^- : '■ " ^:

wobei angenoihmen ist, daß

n_P + n_T . == η.

Dadurch ist der Zusammenhang zwischen den Kosten T₂ der Vollstäridig verdoppelten Anlage und

den Kosten T₃ des Bereitschaftssystems (n + 1) durch folgende Formel gegeben:

n_PC_P + (n_r+I)C₇-2 (n_P C

_P Cp

Man erkennt aus Gleichung (8), daß, entsprechend einer Zunahme von n, eine erhebliche Verringerung der Kosten erzielbar ist. 'Das'^; bedeutet, daß die beschriebene Anlage entsprechend der Zunahme der gesamten Speicherkapazität einen großen Vorteil bietet.

Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Anlage besteht darin, daß man die Datenverarbeitung des Schaltsystems sehr einfach ohne Betriebsunterbrechung wieder starten kann, wenn die Anlage durch einen Programmirrtum an Stelle eines Speicherfehlers übergelaufen ist. Ein derartiger Programmirrtum ist sehr selten. Falls er auftritt, wird der Betrieb der Anlage gewöhnlich unterbrochen. Gemäß der beschriebenen Anlage kann der wesentliche Teil des Betriebes, also die Telefonverbindung, aufrechterhalten werden, indem man die Datenverarbeitung unter Verwendung des aufgezeichneten Überlagerungsspeicherinhaltes neu startet. Bei einem erfaßten Programmirrtum kann der Inhalt des temporären Speichers (TM) ungeordnet gewesen sein. In diesem Fall kann man die zweiten zuvor gespeicherten, variablen Daten des temporären Gedächtnisses (i bis 21, Fig. 2) vom Datenspeicherbereich der Einrichtung ableiten, und die Datenverarbeitung kann genauso neu gestartet werden, als ob der nicht doppelt vorhandene temporäre Speicher (TM) defekt geworden wäre, und die im Gesprächsstadium befindlichen Telefonverbindungen können zur Fortsetzung des Betriebes wieder hergestellt werden.

Fig. 6 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles der Datenverarbeitungsanlage. Hauptspeicher (MEM) 310, 311, 312 und ein Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 320 sind sämtlich temporäre Speichereinrichtungen. Eine zentrale Steuereinheit (CC) 300 bewirkt den Telefonschaltvorgang unter Verwendung der Hauptspeicher- (MEM) 310,311 und 312 und unter Verwendung eines Magnettrommelspeichers (MD) 330. Die andere zentrale Steuereinheit (CC) 301 bewirkt eine andere Off-Line-Datenverarbeitung, beispielsweise Tarifberechnung, Datenverarbeitung usw. unter Verwendung des Bereitschaftsspeichers (S T-MEM) 320 und eines Magnettrommelspeichers (MD) 340 sowie weiterer, in der Zeichnung nicht gezeigter, peripherer Speichereinrichtungen.

Diese Anlage bietet den Vorteil, daß die Steuereinheiten (CC) 300, 301 unabhängig betrieben werden können. Ein Nachteil liegt jedoch darin, daß die Erfassung von Defekten der zentralen Steuereinheit (CC) 300 mehr Zeit in Anspruch nimmt: Bei dieser Ausführungsform wird die permanente Information, etwa das Programm zum Telefonschalten und feste Daten im Speicherbereich 331 des Magnettrommelspeichers (MD) 330 gespeichert werden. Die sich verändernde, temporäre Speicherinformation wird abwechselnd im Bereich 332 und 333 des Magnettrommelspeichers (MD) 330 nach je t Sekunden gespeichert. Wird einer der Hauptspeicher (MEM) 310, 311 oder 312 defekt, so wird die Off-Line-Datenverarbeitung der zentralen Steuereinheit (CC) 301 unterbrochen und der Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) 320 in die Schaltung der zentralen Steuereinheit (CC) 3ΘΟ^; gebracht. Dann wird die im fehlerhaften Speicher enthaltene Information von einem der Speicherbereiche 331, 332 oder 333 abgeleitet, je nach dem, welche Speichereinrichtung ein permanenter Speicher (PM) oder ein temporärer Speicher (TM) ist. Dadurch werden die Daten im Uberlagerungs-Magnettrommelspeicher (MD) 330 wiedergewonnen, und der Schaltvorgang kann neu gestartet werden: Im übrigen stimmt dieser Wiederherstellungsvorgang mit der Beschreibung des vorhergehenden Ausführungsbeispieles überein.

Durch die beschriebenen Anlagen ist somit eine beträchtliche Ersparnis bei den Gesamtkosten der Speichereinrichtungen efzielbar. Außerdem wird eine wesentliche Steigerung der Zuverlässigkeit ermöglicht, indem gewährleistet ist, daß die bereits hergestellten Telefon verbindungen unter Verwendung der in den peripheren Uberlagerungsspeichereinrichtungen gespeicherten Information aufrechterhalten werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für die Speicher einer iprograrnmgesteuerteni, .,, Realzeit^JDatenyerarbei- · 5 , tungsanlage mit mehreren Hauptspeichern, von denen ein Teil dazu verwendet wird, feststehende permanente Speicherinformationen zu speichern, _; und /der ,^ndere.Teil jdazu verwendet wird, ,sich verändernde temporäre Speicherinformationen zu speichern, und mit zentralen Steuereinheiten zum Steuern der gesamten programmgesteuerten Realzeit-Datenverarbeitungsanlage, d a d u^ gekennzeichnet, daß zusätzlich folgende Elemente vorgesehen sind:

a) wenigstens ein Bereitschaftsspeicher (S T-MEM) mit gleichem Aufbau wie die Hauptspeicher (MEM), der bei Ausfall eines der Häuptspeicher (MEM) dessen Platz einnimmt, und periphere Ersatzspeicher (MD) mit langsamer Geschwindigkeit und großer Kapazität, die von den zentralen Steuereinheiten (CC) gesteuert werden und Speicherbereiche zum Kopieren und Bewahren des Speicherinhalts der Hauptspeicher (MEM) haben,

b) eine Einrichtung zum Kopieren der permanenten Speicherinformationen (PM) zu Beginn des Betriebs der Anlage in vorbestimmte Speicherbereiche der peripheren Ersatzspeicher (MD), ,. c) eine Einrichtung zum periodischen Kopieren der sich verändernden temporären Speicherinformationen (TM) in vorbestimmten Perioden von »i« Sekunden in vorbestimmte Speicherbereiche der peripheren Ersatzspeicher (MD),

d) eine Einrichtung zürn Überträgen der entsprechenden permanenten Speicherinformationen (PM), wenn ein permanente Speicherinformationen speichernder Hauptspeicher (MEM) ausfällt, in den Bereitschaftsspeicher (ST-MEM), wobei die .Speicherinformationen aus den vorbestimmten Speicherbereichen des peripheren Ersatzspeichers (MD) übertragen werden, in welche sie vom ausgefallenen Hauptspeicher (MEM) durch die Einrichtung zum Kopieren kopiert worden sind, und

e) eine Einrichtung zum übertragen entsprechender temporärer Speicherinformationen (TM) bei Ausfall eines temporäre Speicherinformationen (TM) speichernden Hauptspeichers (MEM), und zwar der in den vorbestimmten Speicherbereichen der peripheren Ersatzspeicher (MD) gespeicherten Teile, welche von dem ausgefallenen Hauptspeicher (MEM) durch die periodische Kopiereinrichtung kopiert wurden, in den Bereitschaftsspeicher (ST-MEM), und zum Übertragen der anderen Teile der temporären Speicherinformationen (TM) in entsprechende Hauptspeicher (MEM), aus denen die temporären Speicherinformationen (TM) kopiert worden waren, wodurch der Betrieb der Verarbeitungsanlage ohne wesentliche Unterbrechung des Betriebs des Systems erneut in Gang gesetzt werden kann.

2. Steuereinrichtung für Speicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Gruppen von peripheren Ersatzspeichern (MD), die jeweils mit einem Speicherbereich zum Kopieren und Bewahren der temporären Speicherinformationen versehen sind, eine Einrichtung zum periodischen Kopieren der veränderbaren temporären Speicherinformationen (TM) in vorbestimmten Perioden von »ί« Sekunden und zum wechselweisen Einspeichern in den beiden Speicherbereichen, und eine Einrichtung zum übertragen der entsprechenden temporären Speicherinformationeri bei Ausfall eines zum Speichern der temporären Speieherinformationen (TM) verwendeten Hauptspeichers (MEM) in den Bereitschaftsspeicher (ST-MEM) durch Verwendung des Teils der gespeicherten temporären Speicherinformationen (TM) in dem Speicherbereich, der dazu verwendet wurde, die temporäre Speicherinformation in einer Periode ..»!«■■bis »2i« Sekunden vor dem Ausfall zu kopieren, und zum übertragen der anderen temporären Speicherinformationen in entsprechenden Hauptspeicher (MEM), aus denen die temporären Speicherinformationen (TM) kopiert wurden.

3. Steuereinrichtung für Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die peripheren Ersatzspeicher (MD) aus einem Paar Magnettrommelspeicher bestehen, wie sie bereits für die Durchführung der üblichen Realzeitverarbeitungen vorgesehen sind.