JPH0652076A - 分散形データ処理システム - Google Patents

分散形データ処理システム

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JPH0652076A
JPH0652076A JP5166450A JP16645093A JPH0652076A JP H0652076 A JPH0652076 A JP H0652076A JP 5166450 A JP5166450 A JP 5166450A JP 16645093 A JP16645093 A JP 16645093A JP H0652076 A JPH0652076 A JP H0652076A
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time
station
timekeeper
count
clock
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JP5166450A
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Warren Albert Edblad
アルバート エドブラッド ウォレン
William Crew Albert
ウィリアム クルー アルバート
Carl Joseph Staab
ジョセフ スターブ カール
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Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04J3/0661—Clock or time synchronisation among packet nodes using timestamps
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 分散形データ処理ネットワークシステムの各
ステーションの時刻クロックの同期化。 【構成】 各ステーションのオペレーティングシステム
の時刻クロックを同期化するにあたり、先ず、タイムキ
ーパーステーションからのクロックメッセージを受信し
た時の各ステーションのネットワークインターフェイス
の自由走行カウンタのカウントをラッチする。タイムキ
ーパーステーションはそのオペレーティングシステム時
刻クロック及び自由走行カウンタからそのクロックメッ
セージの受信時刻を計算し、このタイムキーパー受信時
刻を他のステーションへ放送する。その他の各ステーシ
ョンはそのオペレーティングシステムの時刻とその自由
走行カウンタのカウントからそれ自身の受信時刻を計算
し、その受信時刻とタイムキーパー受信時刻との差によ
りそのオペレーティングシステム時刻を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は分散形データ処理ネット
ワークシステムの各ステーションの時刻クロックの同期
化に関し、さらに詳細には有意な時間遅延が動的に変化
する恐れのあるシステムのかかる時刻クロックの同期化
に関する。本発明はさらに、ステーションのプロセッサ
で普通用いる時刻クロックから得られるよりも高い分解
能の時刻クロックを提供することに関する。
【０００２】
【従来の技術】分散形データ処理システム、特に分散形
制御システムにおいて困難な仕事の１つは分散形同期時
刻クロックを維持することである。このクロックは、全
ステーションにおける分散された仕事のスケジューリン
グを可能にしまた生起する種々の事象に正確な標識をつ
ける（ネットワーク全体につきそれらの事象の生起順序
を記録するため）に必要な時間基準を形成する。典型的
な現在の制御システムの制御条件によると、最悪のケー
スでも任意の２つのステーション間のずれが２００マイ
クロ秒以下でなければならない。従って、各クロックの
分解能は１００マイクロ秒、各クロックの分解能は±１
００マイクロ秒である必要がある。
【０００３】この問題に対する最も簡単な解決法は１つ
のステーションが正しい時刻を含むメッセージを周期的
に送信することである。全てのステーションはこのメッ
セージを受信するとそれぞれのクロックをメッセージに
特定された値にセットする。しかしながら、メッセージ
が作成された時点と遠隔ステーションでクロックがセッ
トされた時点の間には多くの有意な且つ可変の遅延が存
在する。これらの遅延には、送信コンピューターの処理
時間、送信を待つ待ち行列遅延、信号源ネットワークイ
ンターフェイスの処理時間、メディアへのアクセスを待
つ際の遅延、伝送時間、メディアの伝ぱん遅延、ステー
ションのリピーター遅延、宛先ネットワークインターフ
ェイスの処理時間、宛先コンピューターの待ち行列遅
延、及びソフトウエア処理遅延が含まれる。これらの遅
延及びそれらの可変性により所望の分解能で同期を行う
ことができない。
【０００４】上述の分析では、各ステーションにおいて
プロセッサーのオペレーティングシステムが維持する時
刻クロックを用いることを前提としている。上述した多
くの遅延の影響は、送信ステーション及び受信ステーシ
ョンの両方のネットワークインターフェイスに特別なハ
ードウエアを付加することにより除去することが可能で
ある。詳しく説明すると、送信ステーションのハードウ
エアが送信の瞬間そのステーションの時刻クロックを読
取りその値をメッセージに挿入する。これにより以下の
遅延、即ち送信コンピューター処理時間、送信待ち行列
遅延、信号源ネットワークインターフェイス処理時間及
びメディアへのアクセス待ち遅延による誤差がなくな
る。受信ステーションのハードウエアはこのクロックメ
ッセージを検出してその時刻を抽出し、そのステーショ
ンの時刻クロックをセットする。これにより以下の遅
延、即ち宛先ネットワークインターフェイス処理時間、
宛先コンピューター待ち行列遅延及びソフトウエア処理
遅延に起因する誤差がなくなる。その結果残った誤差
は、伝送時間、メディア伝ぱん遅延及びステーションリ
ピーター遅延に関連するものだけとなる。しかしなが
ら、上述の機能を実行するために必要な特別なハードウ
エアはかなり複雑である。任意のステーションがタイム
キーパーになることができる必要があるため、全てのス
テーションにその両方の特別なハードウエアを備える必
要がある。
【０００５】米国特許第４，８１５，１１０号明細書
は、分散形データ処理システムの時刻クロックを同期さ
せる別のシステムを示唆している。この時間同期プロセ
スは２つのフェイスに分割される。第１のフェイスで
は、タイムキーパーステーションがネットワークへ特別
なメッセージを送信する。そのメッセージが受信された
瞬間、各ステーションのハードウエアはそのステーショ
ンの時刻クロックの値をラッチする（即ち記憶する）。
第２のフェイスにおいて、タイムキーパーステーション
は、それが第１のフェイスにおいてそれ自身のメッセー
ジ受信の際記憶した時刻クロックの値を含むメッセージ
を送信する。タイムキーパーの時刻を他の各ステーショ
ンが受信すると、その受信した値を記憶した値から差し
引く。その結果得られる値はそのステーションのクロッ
クとタイムキーパーステーションのクロックの差であ
り、それを用いてそのステーションのクロックを補正す
る。このプロセスに必要なハードウエアは上述したもの
よりも格段に単純であり、伝送時間エラーが除去され
る。必要とされるハードウエアは、そのステーションの
時刻を表わすためのハードウエアカウンタと第１のフェ
イスの間クロックメッセージを認識する回路だけであ
る。しかしながら、そのカウンタは以下の動作、即ち読
取り、セット及びラッチ機能を具備する必要がある。加
えて、カウンタの値は絶対時間を表わすものでなければ
ならない。
【０００６】本願の出願人が開発した同様なシステムで
は、１つのマスターステーションが第１のフェイスにお
いて特別なタイミングメッセージを全てのステーション
に送信し、第２のフェイスにおいて３つのステーショ
ン、即ちマスターステーション及び２つの別のステーシ
ョンがその特別なタイミング信号を受信した時間を全て
のステーションへ送信する。その後各ステーションが受
信した２つの最も近い時刻信号を平均してその平均値に
対する補正を行う。
【０００７】ＦＤＤＩ（fiber distribution data inte
rface）相反回転リング状ネットワークのような或る種
のネットワークでは、メッセージはリングの各ステーシ
ョンのネットワークインターフェイスにあるリピータに
よりステーション間を送信される。このリピータ機能に
より例えば約７５０ナノ秒程度の時間遅延が導入され
る。さらに、ステーションを接続する通信媒体により別
の遅延が導入される。加えて、ＦＤＤＩネットワーク
は、停電に対処するためステーション間において時計方
向と反時計方向の光ファイバ部分の選択が可能であり、
これによりネットワークのトポグラフィー（形状）が再
構成される。トポグラフィーがこのように変化するとネ
ットワークの１または２以上のステーションが経験する
遅延に影響が出る。
【０００８】さらに別の問題として、現在のワークステ
ーションの多くはオペレーティングシステムに時刻クロ
ックを備えているが、これは分散形データ処理システム
の多様な用途の条件に合致するだけの分解能をもたな
い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分散
形データ処理システムのステーションの時刻クロックを
同期させる改良型手段を提供することにある。
【００１０】本発明の別の目的は、ネットワークの全て
のクロックがそれ自体で同期できるようにした分散形デ
ータ処理システムを提供することにある。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、特別なハード
ウエアの使用を最小限に抑えてこの主要な目的を達成す
ることにある。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、各ステーショ
ンのオペレーティングシステムの時刻クロックを用いる
ことにより、たとえこの時刻クロックがネットワークシ
ステムが要求する分解能をもたなくても、上述した目的
を達成することである。
【００１３】本発明のさらに別の目的は、ネットワーク
遅延及びネットワークのトポグラフィーの変化に伴うネ
ットワーク遅延の動的変化に適応できる、ステーション
の時刻クロック同期手段を提供することにある。
【００１４】上記及び他の目的は、時間インターバル・
カウントを維持する各ステーションネットワークインタ
ーフェイスの自由走行カウンタを含むステーション時刻
クロック同期手段を備えた分散形データ処理システムに
関する本発明により実現される。このシステムはさら
に、データ通信ネットワークを介してタイムキーパース
テーションを含む全ステーションへ送信されるタイミン
グ信号を周期的に発生する指定タイムキーパーステーシ
ョン内の手段を含む。各ネットワークインターフェイス
に設けた手段は、タイミング信号を受信すると自由走行
カウンタのカウントをラッチする。タイムキーパーステ
ーションはさらに、タイムキーパーステーションがタイ
ミング信号を受信した時刻を表わすタイムキーパー時刻
信号を全ステーションへ向けて送信する手段を含む。そ
の他のステーションはそれぞれラッチされたカウント及
び自由走行カウンタのカウント並びにタイムキーパー時
刻信号受信時におけるオペレーティングシステム時刻ク
ロックの時刻からステーション基準時刻を求める手段を
含む。各ステーションはさらにステーション基準時刻と
受信したタイムキーパー時刻との差を求め、この差に基
づいてオペレーティングシステムの時刻クロックを調整
する手段を含む。
【００１５】さらに別のいくつかのステーションはタイ
ムキーパーステーションになれる能力を備えており、も
しそれらがそれぞれ割り当てられたインターバル内でタ
イミング信号を受信しない場合、順次タイムキーパー機
能を引き受ける。
【００１６】各ステーションは、ステーション基準時間
の計算にあたり、ネットワークインターフェイスのリピ
ータ機能により導入される遅延及び通信メデイアの遅延
の両方を考慮する。これらの計算はまたネットワークト
ポグラフィーの変化に起因する累積的遅延の変化をも考
慮する。
【００１７】本発明はさらに、ステーションのオペレー
ティングシステム時刻クロックが、用途により必要とさ
れる分解能をもたなくてもステーション時刻クロックの
読み取り分解能を向上させる。ステーションのオペレー
ティングシステム時刻クロックは、クロック割り込み信
号によりインデックスされるソフトウエアカウンタを有
する。本発明によると、現在時刻読取り手段はこのソフ
トウエアカウンタの時刻をソフトウエアカウンタ分解能
に対するネットワークインターフェイス自由走行カウン
タの分解能の比と乗算することにより高い分解能の積を
生み出す。最後のクロック割り込み信号以来生じた自由
走行カウンタのカウント変化をこの積に加えると高い分
解能の現在時刻が得られる。本発明のこの特徴の１つの
実施例では、自由走行カウンタはソフトウエアカウンタ
の単位時間に等しいモジュラスを有し、最後の割り込み
信号以後の自由走行カウンタのカウント変化が単に現在
カウントとなるように、クロック割り込み信号が自由走
行カウンタがロールオーバーするごとに発生される。
【００１８】上記目的に鑑みて、本発明は、各々がステ
ーション時刻クロックを維持するオペレーティングシス
テムを有するステーションプロセッサ及びネットワーク
インターフェイスを備えた複数のステーションと、ネッ
トワークインターフェイスを介して複数のステーション
を接続するデータ通信ネットワークと、ステーションプ
ロセッサのステーション時刻クロックを同期させる同期
手段とよりなり、前記同期手段は、時間インターバルの
カウントを維持するため各ネットワークインターフェイ
スに設けた自由走行カウンタと、前記カウントを選択的
に記憶させるため各ネットワークインターフェイスに設
けたラッチ手段と、指定タイムキーパーステーション内
にあって、タイムキーパーステーションを含む全てのス
テーションにデータ通信ネットワークを介して送信され
るタイミング信号を周期的に発生させる手段と、各ネッ
トワークインターフェイス内にあって、タイミング信号
を受信すると自由走行カウンタの前記カウントをラッチ
手段にラッチする手段と、タイムキーパーステーション
内にあって、タイミング信号を受信するとタイムキーパ
ーステーションの時刻を表わすタイムキーパー時刻信号
をデータ通信ネットワークを介して全てのステーション
へ送信する手段と、タイムキーパーステーションを除く
ステーション内にあって、自由走行カウンタのラッチさ
れたカウント、タイムキーパー時刻信号受信時における
自由走行カウンタのカウント及びタイムキーパー時刻信
号受信時におけるオペレーティングシステム時刻クロッ
クの時刻からステーション基準時刻を求める手段と、各
ステーション内にあって、ステーション基準時刻と、受
信したタイムキーパー時刻との差を求めてその差により
オペレーティングシステム時刻クロックを調整する手段
とよりなることを特徴とする分散形データ処理システム
を提供する。
【００１９】以下、添付図面を参照して本発明を実施例
につき詳細に説明する。
【００２０】
【実施例】本発明を、ＦＤＤＩネットワークにより実現
した分散形データ処理ネットワークシステムに利用する
ものとして説明するが、当業者にとっては本発明が他の
種類のネットワークにより実現されるシステムにも利用
可能であることが理解されるであろう。
【００２１】図１は、複数のステーション３ａ−３ｄを
有する分散形データ処理ネットワーク１を示す。システ
ム１には４つのステーションがあるが、これは一例に過
ぎず任意の数のステーションをシステム１に組み込むこ
とが可能である。ステーション３ａ−３ｄは１つのリン
グ７が反時計方向に、もう１つのリング９が時計方向に
メッセージを伝送する二重リング構成のネットワーク５
により接続されている。
【００２２】本発明の好ましい例はＦＤＤＩネットワー
ク規格を用いる。かかるネットワークの２つのリング
７，９は通信メディアとしての光ファイバを有する。他
のネットワークでは、同軸ケーブル或いはツイストペア
を通信メディアとして用いることも可能である。ＦＤＤ
Ｉネットワークはオープンネットワーク・アーキテクチ
ュアを有する。ＦＤＤＩネットワークはステーション管
理規格を含み、これはとりわけネットワークの構成を制
御する。常態において、ステーション３がメッセージを
送信すると、各ステーションが次のステーションへこの
メッセージをリピートすることによって、１つのリング
により各ステーションへ次々に送られる。従って、内側
リング７の使用時においてステーション３ａがメッセー
ジを送信する場合、ステーション３ｄはそのメッセージ
を受けてステーション３ｃへリピートし、今度はこのス
テーション３ｃがそのメッセージをステーション３ｂへ
リピートする。ステーション３ａがシステムから外され
るか或いはリングの図１の数字の１１で示す所に故障が
ある場合、ステーション管理規格によりネットワークの
再構成が行われるため、使用状態にある残り全てのステ
ーションが送信メッセージを受信できるようになる。か
くして、ステーション３ａが発するメッセージがステー
ション３ｃへ到達したときリングが数字の１１の所で破
断状態にあるとすると、メッセージの伝送は外側リング
９上においてステーション３ｄ及び３ａを介しステーシ
ョン３ｂへ逆方向に行われる。
【００２３】各ステーションが受信メッセージをリレー
するに当たり行うリピート機能は有限の時間を必要とす
る。例えば、この例のシステムでは約７５０ナノ秒の時
間が必要である。さらに、リング７，９を形成する通信
メディアにより遅延が導入される。ＦＤＤＩネットワー
クの光ファイバーによるメディアでは、この遅延は１ｋ
ｍ当たり約５乃至６マイクロ秒であるのが普通である。
数キロに亘って延びている分散形データ処理システムで
は、特にメッセージがそれを２度リピートするステーシ
ョンを介して逆方向に伝送されるような上述した場合に
はこれらの遅延の累積はかなりのものとなる。
【００２４】分散形データ処理システムのステーション
３は、図２に示すようにネットワークインターフェイス
１５を介してネットワーク５のリング７，９へ接続され
た分散形処理ユニット及びワークステーション１３を具
備する。これらの分散形処理ユニット及びワークステー
ション１３は全てプロセッサ１７を含む。分散形処理ユ
ニットはシステム１の制御機能を実行する。通常、これ
は特定のシステム変数を設定値に調整する機能よりな
る。ワークステーションはマン・マシンインターフェイ
スとして働き、このインターフェイスを介してオペレー
タが分散形処理システム１を制御し、モニタする。シス
テム１の種々のステーションの機能を協調させるにはリ
アルタイムデータを交換する必要がある。ＦＤＤＩ規格
はデータ伝送に対して同期及び非同期モードを与える。
同期モードはシステムの種々のパラメータの現在値を周
期的に繰り返すことによりリアルタイムデータを送信す
るために用いられる。上述したように、このため各ステ
ーションのプロセッサ１７において維持される時刻クロ
ックを同期させる必要がある。典型的な現在の制御シス
テムの制御条件によると、ステーションのクロック間の
ずれが最悪の場合でも２００マイクロ秒以下でなければ
ならない。
【００２５】本発明は、各ネットワークインターフェイ
スにラッチ２１を有する自由走行カウンタ１９を設ける
ことにより必要な分解能でステーションクロック間の同
期を行う。自由走行カウンタは絶対時間を表わすもので
ないため、決してリセットする必要はない。カウンタ１
９はしばしばロールオーバーしないように十分に広いも
のでなければならず、ソフトウエアはかかるロールオー
バーを取り扱うことができる必要がある。
【００２６】本発明によると、１つのステーションをタ
イムキーパーステーションに指定する。このステーショ
ンはネットワーク５を介して各ステーションへタイミン
グ信号を周期的に送信する。タイミング信号を受信した
瞬間、自由走行カウンタ１９のカウントはラッチ２１に
保存される。その後、タイムキーパーステーションはそ
れがタイミングメッセージを受信した時刻を表わすタイ
ムキーパー時刻メッセージを他の全てのステーションへ
送る。このタイムキーパー時刻値は、自由走行カウンタ
値が絶対時間を表わすものでないため、計算により求め
る必要がある。これは、プロセッサ１７のオペレーティ
ングシステム時刻クロックと自由走行カウンタ１９を読
み取ることにより行う。通常、プロセッサ１７は割り込
み信号発生器１８を有し、この発生器はオペレーティン
グシステム時刻クロックをインクリメントするために用
いる割り込み信号を周期的に発生する。自由走行カウン
タ１９の現在値とタイミング信号の受信時ラッチ２１に
保存された値との差を、自由走行カウンタにより記録さ
れたカウントの周期と乗算する。その結果得られる値
は、タイムキーパーステーションがタイミング信号を受
信した時点以後経過した時間である。この時間を、読み
取ったばかりのオペレーティングシステム時刻クロック
値から差し引く。その結果、タイムキーパーステーショ
ンがクロックを受信した瞬間の時刻が得られる。この値
をタイムキーパー時刻メッセージに挿入してネットワー
ク５を介して他のステーションへ送信する。
【００２７】タイムキーパー時刻信号を他の各ステーシ
ョン３が受信すると、ステーションは最初にその時刻ク
ロックの基準値を計算する。ステーションはタイムキー
パーステーションが行ったと同じ計算を行う。受信した
タイムキーパー時刻を計算により求めたステーション基
準時刻から差し引く。その結果得られる値はそのステー
ションのクロックとタイムキーパーステーションのクロ
ックの間の差を表わし、そのステーションの時刻クロッ
クの補正に利用される。補正は、オペレーティングシス
テムクロックをセットし、それを徐々に調整するか、或
いは正確な値が必要なときはそのステーションクロック
値に加えるかそれから差し引くそのステーションの補正
項を記憶させることにより行える。
【００２８】これまで説明したクロックの同期手順で
は、タイミング信号をネットワークを介して伝送する際
の遅延が無視されている。その結果が誤差が生じるが、
その大きさは使用ネットワークの種類による。上述した
ように、実施例のＦＤＤＩネットワークのようなリング
状ネットワークでは、遅延を生じる２つの大きな原因と
して、各ノードのメッセージをリピートする際のステー
ション遅延（ステーションごとに最大７５０ナノ秒）と
メディアの信号伝ぱん遅延（光ファイバーケーブルの１
ｋｍ当たり約５マイクロ秒）がある。クロックの同期機
能を実行するソフトウエアは、タイムキーパーステーシ
ョンから受信したクロック値を補正してそのステーショ
ンとタイムキーパーステーションとの間の伝送遅延を補
償しなければならない。この補償は、既知のケーブル長
と現在のネットワークの構成とに基づいて行う。クロッ
クの同期はネットワークが再構成されると一時的に中断
しなければならない。クロックの同期はネットワークの
トポロジーが確立された段階で再び行う。上述したよう
に、ＦＤＤＩネットワークのステーション管理レベルが
ネットワークの現在のトポロジーを決定する。
【００２９】タイムキーパーステーションが故障するか
或いはネットワークから外された場合、別のステーショ
ンがこの機能を引き受ける必要がある。これは各ステー
ションにそれぞれ固有の時間インターバルを割り当てる
ことにより行う。あるステーションがその時間インター
バル内にタイミング信号を受信しない場合、そのステー
ションがタイムキーパーステーションとなり、タイミン
グ信号を送信する。割り当てられた固有のタイミングイ
ンターバルに基づいて、種々のステーションがタイムキ
ーパー機能を順次担当する。
【００３０】図３乃至５は、自由走行カウンタを用いて
ネットワーク時刻クロックの同期を実行する３つのルー
チンのフローチャートである。図３は、タイミング信号
を周期的に送信するためタイムキーパーステーションに
よって用いられるＴＸ ＣＬＯＣＫ ＭＥＳＳＡＧＥル
ーチンのフローチャートである。ルーチン２３は２５に
おいて、次のインターバルのウエイクアップアラームを
セットすることにより起動する。次いで２７において上
述したタイミング信号を含むクロックメッセージを発生
させる。このメッセージは２９において送信のための待
ち行列を形成し、次いでルーチンは３１において次のア
ラームを待つ。
【００３１】図４は、タイミング信号の受信に応答して
走行させるＲＸ ＣＬＯＣＫ ＭＥＳＳＡＧＥルーチン
を示す。所与の任意の時間において存在するタイムキー
パーステーションはただ１つであるが、任意のステーシ
ョンがタイムキーパー機能を担当できるようになってい
るため、このルーチンは全てのステーションによって走
行される。ルーチンは３５において、そのステーション
が現在タイムキーパーステーションであるか否かを判定
することにより起動される。もしそうでなければ、ルー
チンは３７で終了する。もしタイムキーパーステーショ
ンであれば、２９において自由走行カウンタの現在カウ
ント、ステーションプロセッサのオペレーティングシス
テム時刻クロックの現在時間及びラッチ２１に保存され
たカウントを読み取る。
【００３２】自由走行カウンタの現在カウントがラッチ
されたカウントより大きい場合、時刻クロックの現在時
刻から、自由走行カウンタの現在カウントと、自由走行
カウンタの周期を乗算したラッチ・カウントとの間の差
を減算することによりタイミング信号の受信時間を計算
する。しかしながら、自由走行カウンタの現在カウント
がラッチ・カウントより小さくて自由走行カウンタがロ
ールオーバーしたことが判明した場合、ラッチ・カウン
トを自由走行カウンタの最大カウントから差し引いた
後、自由走行カウンタの現在カウントを加えて、自由走
行カウンタの周期と乗算することにより、受信時間を求
める。その結果得られた値をオペレーティングシステム
の現在時刻クロック値から差し引く。次いでタイムキー
パーステーションは、４３においてタイムキーパー時刻
信号を含むタイムキーパー時刻メッセージを発生させ
る。この時刻メッセージは、４５において送信のための
待ち行列を形成し、ルーチンが４９において終了する前
に、そのルーチンのアラームインターバルが４７でリセ
ットされる。
【００３３】図５は、タイムキーパー時刻を含むタイム
キーパーメッセージを受信すると各ステーションが走行
させるＲＸ ＴＩＭＥ ＯＦ ＤＡＹルーチンを示す。
このルーチンは５３において、自由走行カウンタ及びオ
ペレーティングシステム時刻クロックの現在値とラッチ
・カウントとを読み取ることにより起動される。次い
で、５５において、図４に示したルーチンのブロック４
３と同じ計算を行うことによって受信時間を計算する。
さらに、５７において、このステーションからタイムキ
ーパーステーションまでのネットワーク遅延をネットワ
ークトポロジーに基づき計算する。即ち、タイムキーパ
ーステーションとそのステーションの間においてメッセ
ージが辿る経路の通信メディアの長さに対する総合遅延
に、中間の各ステーションのリピーター遅延を加える。
次いで、５９において、最初にタイムキーパーの遅延時
間からネットワーク遅延を減算した後、５５において求
めた受信時間を差し引くことにより、調整値を計算す
る。ルーチンが６３で終了する前に、６１においてこの
調整値によりそのステーションの時刻クロックを調整す
る。
【００３４】オペレーティングシステムクロックは±１
０ミリ秒の分解能を持つのが普通である。上述したよう
に、これは殆どの時間同期条件にとっては不適当であ
る。本発明の別の特徴によれば、ステーションのネット
ワークインターフェイスの自由走行カウンタ１９をステ
ーションプロセッサのオペレーティングシステムクロッ
クと組み合わせることにより高い分解能の時刻クロック
が形成される。通常、プロセッサ１７のオペレーティン
グシステムは周期的な割り込み信号により時刻を追跡す
る。この割り込み信号はハードウエアによって発生され
る。この割り込み信号が発生すると、オペレーティング
システムは通常、ソフトウエアカウンタをインクリメン
トする。このカウンタは固定時点からの経過時間を測定
する。カウンタに連携のユニットは通常、時刻クロック
の分解能、例えば１０ミリ秒にマッチしている。本発明
のこの特徴の一実施例によれば、ネットワークインター
フェイスの自由走行カウンタ１９は所望の割り込みレー
トに等しいモデュラス、即ち最大時間値をもつように設
計されている。次いで、自由走行カウンタのロールオー
バーを利用してオペレーティングシステム時刻クロック
に割り込み信号を与える。ソフトウエアカウントのカウ
ントに、ソフトウエアカウンタの分解能に対するハード
ウエアカウンタの分解能の比を乗算した後、自由走行カ
ウンタの値を加えることにより、固定時点からの経過時
間を表わす高分解能のカウントを計算する。次いで、前
述の同期手順におけるオペレーティングシステム時刻ク
ロックの代わりにこの高分解能の時刻値を用いることが
できる。ここで注意すべきは、自由走行カウンタは設定
可能でないため、時刻の補正は補正項を記憶させること
により実現できる可能性が高いということである。
【００３５】本発明のこの特徴の別の実施例では、オペ
レーティングシステム時刻クロックが通常通りクロック
割り込み信号を発生する。しかしながら、この割り込み
サービスルーチンは時刻割り込み信号発生の瞬間におけ
る自由走行カウンタの値を読み取り、記憶させるように
変形してある。次いで、ソフトウエアカウンタのカウン
トにソフトウエアカウンタの分解能に対するハードウエ
アカウンタの分解能の比を乗算した後、自由走行カウン
タの現在値と時刻割り込み信号発生時記憶させた値との
差を加えることにより、固定時点からの経過時間を表わ
す高分解能のカウントを計算する。時間同期手順につい
て上述したように、この差の計算ではカウンタのロール
オーバーを取り扱うことができる必要がある。
【００３６】図６は、高分解能の時刻信号を発生するス
テーション３のプロセッサ１７により走行されるコンピ
ュータプログラム６５のフロチャートである。このルー
チンは、６７において読み込まれると、６９においてソ
フトウエア時刻クロックとカウンタ１９のカウントを読
み取る。次いで、７１において、もしカウンタ１９がロ
ールオーバーしていなければ第１の公式に従って、また
カウンタがロールオーバーしておれば第２の公式に従っ
て、高分解能の時刻を計算する。このルーチンは７３に
おいて終了する。
【００３７】図７は、各クロック割り込み信号に応答し
てプロセッサ１７により走行されるルーチン７５のフロ
チャートである。このルーチンは、ルーチン６５におい
て用いられるＣＯＵＮＴ ＡＴ ＩＲＱ信号として自由
走行カウンタ１９の値を記憶させる。
【００３８】本発明を特定実施例につき詳細に説明した
が、当業者には本明細書の記載全体から種々の変形例及
び設計変更が想倒されるであろう。従って、図示説明し
た特定の構成は例示的意義をもつに過ぎず、本発明の範
囲を限定するものではなく、この範囲は頭書した特許請
求の範囲及び任意のそして全ての均等物の全範囲を与え
られるべきである。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明を組み込んだ分散形データ処理ネ
ットワークシステムの概略図。
【図２】図２は図１のシステムの一部を形成する複数の
ステーションのうちの１つを示す概略図。
【図３】図３は図１及び２の分散形データ処理ネットワ
ークシステムにおいて本発明を実現するための適当なコ
ンピュータプログラムのフロチャート。
【図４】図３は図１及び２の分散形データ処理ネットワ
ークシステムにおいて本発明を実現するための適当なコ
ンピュータプログラムのフロチャート。
【図５】図３は図１及び２の分散形データ処理ネットワ
ークシステムにおいて本発明を実現するための適当なコ
ンピュータプログラムのフロチャート。
【図６】図３は図１及び２の分散形データ処理ネットワ
ークシステムにおいて本発明を実現するための適当なコ
ンピュータプログラムのフロチャート。
【図７】図３は図１及び２の分散形データ処理ネットワ
ークシステムにおいて本発明を実現するための適当なコ
ンピュータプログラムのフロチャート。
【符号の説明】
１ 分散形データ処理ネットワークシステム ３ ステーション ５ ネットワーク ７ 内側リング ９ 外側リング １１ 故障箇所 １３ 分散形処理ユニット及びワークステーション １５ ネットワークインターフェイス １７ プロセッサ １８ 割り込み信号発生器 １９ 自由走行カウンタ ２１ ラッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルバート ウィリアム クルー アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 モン ロービル ハムレット コート 955 ア パートメント 15 (72)発明者 カール ジョセフ スターブ アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 マリ スビル サーディス ロード 4310

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々がステーション時刻クロックを維持
    するオペレーティングシステムを有するステーションプ
    ロセッサ及びネットワークインターフェイスを備えた複
    数のステーションと、 ネットワークインターフェイスを介して複数のステーシ
    ョンを接続するデータ通信ネットワークと、 ステーションプロセッサのステーション時刻クロックを
    同期させる同期手段とよりなり、 前記同期手段は、 時間インターバルのカウントを維持するため各ネットワ
    ークインターフェイスに設けた自由走行カウンタと、 前記カウントを選択的に記憶させるため各ネットワーク
    インターフェイスに設けたラッチ手段と、 指定タイムキーパーステーション内にあって、タイムキ
    ーパーステーションを含む全てのステーションにデータ
    通信ネットワークを介して送信されるタイミング信号を
    周期的に発生させる手段と、 各ネットワークインターフェイス内にあって、タイミン
    グ信号を受信すると自由走行カウンタの前記カウントを
    ラッチ手段にラッチする手段と、 タイムキーパーステーション内にあって、タイミング信
    号を受信するとタイムキーパーステーションの時刻を表
    わすタイムキーパー時刻信号をデータ通信ネットワーク
    を介して全てのステーションへ送信する手段と、 タイムキーパーステーションを除くステーション内にあ
    って、自由走行カウンタのラッチされたカウント、タイ
    ムキーパー時刻信号受信時における自由走行カウンタの
    カウント及びタイムキーパー時刻信号受信時におけるオ
    ペレーティングシステム時刻クロックの時刻からステー
    ション基準時刻を求める手段と、 各ステーション内にあって、ステーション基準時刻と、
    受信したタイムキーパー時刻との差を求めてその差によ
    りオペレーティングシステム時刻クロックを調整する手
    段とよりなることを特徴とする分散形データ処理システ
    ム。
  2. 【請求項２】 タイムキーパーステーションは、タイミ
    ング信号受信時そのネットワークインターフェイスのラ
    ッチ手段にラッチされたカウント、自由走行カウンタの
    現在カウント及びオペレーティングシステム時刻クロッ
    クの現在時刻からタイムキーパー時刻信号を発生させる
    手段を具備して成ることを特徴とする請求項１の処理シ
    ステム。
  3. 【請求項３】 タイムキーパーステーションとなる別の
    ステーションは、所定インターバル内にタイミング信号
    を受信しなければ、タイミング信号及びタイムキーパー
    時刻信号を発生させてそれを送信する手段を具備して成
    ることを特徴とする請求項１の処理システム。
  4. 【請求項４】 順次タイムキーパーステーションとなる
    幾つかのステーションのうちのさらに別のステーション
    は、それぞれ所定のインターバル内にタイミング信号を
    受信しなければ、タイミング信号及びタイムキーパー時
    刻信号を発生させてそれを送信する手段を具備して成る
    ことを特徴とする請求項１の処理システム。
  5. 【請求項５】 ステーション基準時刻を求める前記手段
    は、タイムキーパーステーションからこのステーション
    へのタイミング信号の伝送遅延に対して前記ステーショ
    ン基準時刻を調整することを特徴とする請求項１の処理
    システム。
  6. 【請求項６】 データ通信ネットワークは前記ステーシ
    ョンを相反方向に回転するリング状に接続し、前記ネッ
    トワークインターフェイスはタイミング信号及びタイム
    キーパー時刻信号を前記リングの周りにおいて所定の時
    間遅延で再送信し、ステーション基準時刻を求める前記
    手段はそのステーションとタイムキーパーステーション
    との間の全てのネットワークコントローラの前記所定の
    時間遅延を考慮することを特徴とする請求項１の処理シ
    ステム。
  7. 【請求項７】 相反方向回転リング状のデータ通信ネッ
    トワークにおけるステーション間の通信媒体の長さによ
    りタイミング信号及びタイムキーパー時刻信号の伝送に
    既知の時間遅延が導入され、ステーション基準信号を求
    める前記手段はそのステーションとタイムキーパーステ
    ーションの間の通信媒体の長さに対する既知の時間遅延
    をさらに考慮することを特徴とする請求項６の処理シス
    テム。
  8. 【請求項８】 データ通信ネットワーの相反方向回転リ
    ング構成を変化させる手段を含み、ステーション基準信
    号を求める前記手段はステーション基準時刻を求めるに
    あたりネットワークインターフェイスの数及びステーシ
    ョン間の通信媒体の長さを考慮することを特徴とする請
    求項７の処理システム。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つのステーションプロセッ
    サにより維持される前記時刻クロックは自由走行カウン
    タの分解能よりも低い分解能でクロック割り込み信号に
    よりインデックスされるソフトウエアカウンタを有し、
    前記時刻クロックは現在時刻を読み取る手段を含み、ソ
    フトウエアカウンタの時刻をソフトウエアカウンタの分
    解能に対する自由走行カウンタの分解能の比と乗算する
    ことにより高分解能の積を発生させて前記積に最後のク
    ロック割り込み信号からの自由走行カウンタのカウント
    の変化を加えることにより高分解能の現在時刻を得るこ
    とを特徴とする請求項１の処理システム。
  10. 【請求項１０】 自由走行カウンタはソフトウエアカウ
    ンタの単位時間に等しいモデュラスを有し、また自由走
    行カウンタがロールオーバーするたびごとにクロック割
    り込み信号を発生させる手段を備えており、前記現在時
    刻読み取り手段は自由走行カウンタのカウントを最後の
    クロック割り込み信号からのカウントの変化として前記
    積に加えることを特徴とする請求項９の処理システム。
  11. 【請求項１１】 ソフトウエアカウンタがクロック割り
    込み信号によりインデックスされるとき自由走行カウン
    タのカウントを第１のカウントとして記憶させる手段を
    含み、前記現在時刻読み取り手段は自由走行カウンタの
    現在カウントから前記第１のカウントを差し引くことに
    より自由走行カウンタのカウントの前記変化を求めるこ
    とを特徴とする請求項９の処理システム。
  12. 【請求項１２】 各々が時刻クロックを維持し、ネット
    ワークインターフェイスを有する複数のネットワークス
    テーションと、 所定の時間遅延でデータを送信し、受信し、また再送信
    するネットワークインターフェイスを介して複数のネッ
    トワークステーションを相互接続する相反方向回転リン
    グ構成のデータ通信ネットワークと、 ネットワークステーションの時刻クロックを同期させる
    手段と、 指定タイムキーパーステーション内にあって、ネットワ
    ークインターフェイスを介してデータ通信ネットワーク
    上にタイミング信号を送信する手段と、 タイミング信号の受信にあたり生じる各ステーションの
    ネットワーク遅延をデータ通信ネットワークの相反方向
    回転リング構成に基づいて求める手段と、 各ステーション内にあって、タイムキーパー時刻と、ス
    テーション信号及びネットワーク遅延から求めたステー
    ション基準時刻との差を計算する手段と、 前記差によりステーション時刻を調整する手段とよりな
    る分散形データ処理システム。
  13. 【請求項１３】 データ通信ネットワークの相反方向回
    転リング構成の調整を行う手段を含み、各ステーション
    のネットワーク遅延を求める前記手段はデータ通信ネッ
    トワークの相反方向回転リング構成の前記調整を考慮す
    ることを特徴とする請求項１２の処理システム。
JP5166450A 1992-06-19 1993-06-11 分散形データ処理システム Withdrawn JPH0652076A (ja)

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