專利名稱：邏輯上連續(xù)的總線的物理分隔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)的總線系統(tǒng)。
現(xiàn)代的“計(jì)算機(jī)-外圍設(shè)備”總線系統(tǒng)，以美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)規(guī)定的SCSI(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)為例(參閱文件X3.131-1986和修正草案X3T9.2/86109，它們均由ANSI出版和持有版權(quán))，可沿著一條電氣上連續(xù)的總線設(shè)置可變數(shù)目的外圍設(shè)備，它們互相間有可變的距離，與主計(jì)算機(jī)也有可變的距離，并以基帶脈沖形式與主計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)信號。許多這樣的系統(tǒng)不需要信號濾波，但被傳送的信號可能會(huì)有陡峭的過渡邊沿。業(yè)已觀察到，在某些系統(tǒng)配置中這些信號會(huì)遇到妨礙準(zhǔn)確接收的總線阻抗?fàn)顟B(tài)，這接著會(huì)導(dǎo)致潛在的不確定性質(zhì)的系統(tǒng)故障。
因此，在耦聯(lián)至總線分支上的設(shè)備內(nèi)所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的安全性以及鏈接至總線上的特定計(jì)算機(jī)的預(yù)定用途，都可能被鏈接至總線上的其它設(shè)備輕易地破壞了。
此外，因這樣的總線演變出原總線研制者未考慮到的服務(wù)組態(tài)配置(configuration)，故主計(jì)算機(jī)為使總線組態(tài)配置初始化而執(zhí)行的控制軟件相對于新組態(tài)配置會(huì)變得無用了，為提高到這新組態(tài)配置的處理過程要附加一份不希望的軟件費(fèi)用。
為適當(dāng)有效地緩解這些問題，本發(fā)明力求提供一種總線布置。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種總線系統(tǒng)，用以可靠地將可變數(shù)目外圍設(shè)備鏈接到一個(gè)計(jì)算機(jī)上。其中，外圍設(shè)備的總線連接在設(shè)備相互之間以及它們與計(jì)算機(jī)之間可以有可變的間隔，并當(dāng)呈現(xiàn)給計(jì)算機(jī)的是物理上連續(xù)的總線的邏輯外表時(shí)，總線的邏輯配置避免上文所述的一種或多種問題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)總線，用以將外圍設(shè)備連接在計(jì)算機(jī)。該總線接邏輯布置的對計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)為一個(gè)連續(xù)的總線整體，但在物理上是由多個(gè)相互隔離的總線隔段組成的，而且這些隔段是通過明顯不同地相隔開的傳導(dǎo)路徑接入計(jì)算機(jī)的，這些傳導(dǎo)路徑可以不同的信令速率工作;借此，數(shù)據(jù)可在這些路徑以這樣的最佳速率傳送，亦即該速率相對于在計(jì)算機(jī)與鏈接到這些路徑上的外圍設(shè)備之間的傳輸距離來說可能做到有效地最佳化，因而對于在每個(gè)路徑中可能遇到的最壞情況的阻抗?fàn)顟B(tài)，各速率亦有效地最佳化。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，用以使計(jì)算機(jī)與設(shè)置在該計(jì)算機(jī)離開各種信令距離的多個(gè)外圍設(shè)備以及多個(gè)外圍設(shè)備之間進(jìn)行可靠地鏈接，其中，數(shù)據(jù)可以不同的速率在計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備之間進(jìn)行傳送，這些不同的速率是在對計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備為透明的方式下設(shè)計(jì)成以實(shí)現(xiàn)有效地傳送，并將代表數(shù)據(jù)的信號面臨失真超出識(shí)別界限的危險(xiǎn)性減至最小。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，用以將多個(gè)數(shù)據(jù)處理設(shè)備相互之間可靠地鏈接，該設(shè)備包括一個(gè)計(jì)算機(jī)和至少一個(gè)存儲(chǔ)裝置。在該系統(tǒng)內(nèi)，總線可在物理上被分隔，以便有選擇地防止除計(jì)算機(jī)之外的諸多設(shè)備不致對存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，同時(shí)相對于計(jì)算機(jī)而言使總線的外觀維持為一個(gè)邏輯上連續(xù)的整體。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種邏輯上連續(xù)但物理上分隔的數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，用以將計(jì)算機(jī)與多個(gè)外圍設(shè)備可靠地鏈接，在該系統(tǒng)，當(dāng)計(jì)算機(jī)按照特定設(shè)計(jì)以配置成一個(gè)物理上連續(xù)的總線系統(tǒng)的控制軟運(yùn)行時(shí)，該總線的初始配置可在計(jì)算機(jī)的控制下以電的方式建立。
本發(fā)明另有一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，用以將計(jì)算機(jī)與其內(nèi)至少包括有一個(gè)存儲(chǔ)裝置的一個(gè)或多個(gè)外圍設(shè)備相連接，其中，該總線系統(tǒng)適宜防止任一個(gè)其它的能有害地影響計(jì)算機(jī)所使用的、存儲(chǔ)在這至少一個(gè)的存儲(chǔ)裝置中的數(shù)據(jù)的外圍設(shè)備不致存取一個(gè)存儲(chǔ)裝置。
本發(fā)明再有一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)，用以將計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備相連接，其中，總線被制作成對計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)為用于數(shù)據(jù)的一個(gè)單一的邏輯上連接的通路，但在物理上可分隔為多個(gè)段，這些段在電氣上相互絕緣，并可用來在截然不同的方式傳送數(shù)據(jù)。本發(fā)明的一個(gè)衍生的目的是提供一種上述可分段的總線，其中，數(shù)據(jù)相對于連接至不同總線段的各外圍設(shè)備可同時(shí)傳送，以獲得相對于這些設(shè)備而更高效率的傳送。
本發(fā)明又有一個(gè)目的是提供一種數(shù)據(jù)總線適配系統(tǒng)，該系統(tǒng)與物理上分隔成多段的、但相對于計(jì)算機(jī)和連接到各段上的外圍設(shè)備、能保持在邏輯上連續(xù)總線的外觀的一條總線相接口;其中，該適配系統(tǒng)是可操作的，以維持與計(jì)算機(jī)中的控制軟件相兼容，而那控制軟件專門設(shè)計(jì)來配置一條在物理上連續(xù)的總線系統(tǒng)。
上述的這些目的和其它目的是通過提供一個(gè)用以在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線與鏈接外圍設(shè)備的外圍總線之間接口的分隔總線適配單元(adaptingunit)而實(shí)現(xiàn)的。該適配單元設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)端口，分別與外圍總線各分離段相連接;相當(dāng)于其內(nèi)的分離段通常通過該配接單元連續(xù)地相互鏈接的一個(gè)總線系統(tǒng)。在允許外圍總線相對于該計(jì)算機(jī)被配置得如同它在邏輯上是一條單一的連續(xù)的總線時(shí)，在每個(gè)單元端口與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線之間的數(shù)據(jù)傳輸在適配單元內(nèi)分別地受到控制。因此，就每一個(gè)外圍總線端口來說，適配單元能提供慣用的、數(shù)據(jù)傳輸處理。
依照本發(fā)明，這種慣用的處理能力的一種應(yīng)用是在適配單元諸多端口與總線的諸多不同段之間能以不同的速率傳送數(shù)據(jù)，以避免針對一個(gè)或多個(gè)總線分段的潛在噪聲問題。在這種應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、配接單元和某些鏈接于適配單元一個(gè)外圍端口上的“內(nèi)部”設(shè)備都被容置在一個(gè)共用的殼罩內(nèi);而鏈接于一個(gè)或多個(gè)該適配單元的其它外圍端口上的其它“外部”設(shè)備位于該共用殼罩的外面或里面。外部設(shè)備與適配單元之間的距離比內(nèi)部設(shè)備與配接單元之間的距離大些。因此，數(shù)據(jù)在內(nèi)部設(shè)備與適配單元之間右以比該數(shù)據(jù)在外部設(shè)備與適配單元之間的傳送速率高些的速率傳送。
在這種應(yīng)用和其它應(yīng)用中，適配單元對其各外圍端口可自適應(yīng)同時(shí)接通數(shù)據(jù)傳輸操作，以針對所有的外圍設(shè)備的數(shù)據(jù)總通過量能以比它在外圍總線如同一個(gè)單一的、在物理上連續(xù)的整體時(shí)高些的速率被保持住。
在這種分隔式端口配置的另一種應(yīng)用中，打算由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專用和控制的存儲(chǔ)器，由于具有與適配單元不同外圍端口相耦聯(lián)的內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備而使這些存儲(chǔ)器與外部設(shè)備相隔離的;不過，按照外圍總線結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)的常規(guī)實(shí)踐，主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也可直接訪問其它設(shè)備。
本發(fā)明特別可適用于上述SCSI總線的特點(diǎn)是由以下事實(shí)得出的，亦即在當(dāng)代的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，封裝計(jì)算機(jī)及其電源的殼體能用來封裝和供電給適配單元、幾個(gè)“內(nèi)部”設(shè)備以及將那些設(shè)備鏈接至適配單元的外圍/SCSI總線分段上。鏈接到外圍總線的其它“外部”設(shè)備都位于該殼體的外部。在這種環(huán)境下，配接單元與內(nèi)部設(shè)備之間的間隔由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者嚴(yán)格控制，而該適配單元與外部設(shè)備之間的間隔一般留給系統(tǒng)的用戶來確定，而不由設(shè)計(jì)者決定。由此，內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備均可配置得對適配單元提供出一些阻抗?fàn)顟B(tài)，這些阻抗?fàn)顟B(tài)可分別在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者控制的可控范圍之內(nèi)和可控范圍之外。據(jù)此，利用分隔適配單元來分別服務(wù)內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備，可使相對于內(nèi)部設(shè)備的數(shù)據(jù)傳送的速率最佳化，而無需考慮與該SCSI總線的外部阻抗會(huì)有關(guān)的失真。


圖1示出一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的先有技術(shù)的“不分隔”SCSI總線布置的示意圖。
圖2示出圖1的系統(tǒng)中所使用的本發(fā)明的一種分隔式SCS總線布置的示意圖。
圖3至圖6概略地示出本發(fā)明在圖2所示的總線布置的各種應(yīng)用。
圖7概略地示出用于圖2所示的總線布置的一種適配器單元/卡的一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)。
圖8示出用以指引圖7中適配器卡工作的一個(gè)微程序構(gòu)造的方框圖。
圖9至圖11示出用以解釋圖8中所示的微程序的操作的流程圖，它們都考慮到了與本發(fā)明的關(guān)聯(lián)性;圖9A和圖9B示出圖9中按一般形式指明的一種操作的細(xì)節(jié)。
本發(fā)明所描述的一些問題是參看圖1中所示的常規(guī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和(先有技術(shù))SCSI總線布置來解釋的。圖1中，1總括地表示系統(tǒng)和總線布置。系統(tǒng)的“母板”和保存在該母板上的系統(tǒng)的CPU(中央處理單元)分別用3和4表示。I/O(輸入/輸出)適配器單元5示為插入在母板上的一個(gè)卡;將該系統(tǒng)通過用9表示的一條物理上連續(xù)的SCI(小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口)總線電纜鏈接的它的某些外圍設(shè)備6和7上。外圍設(shè)備6和7分別稱為內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備;內(nèi)部設(shè)備封裝在殼體2內(nèi)(可以與CPU和封裝在殼體內(nèi)的其它系統(tǒng)元件一起供電)，外部設(shè)備在物理上位于殼體的外面。內(nèi)部設(shè)備6連接到總線9的內(nèi)部段9a，外部設(shè)備7連接到同一總線9的外部段9b?？偩€段9a和9b如圖所示是互相連接的。
為地簡化起見，安裝在或連接到母板3上的系統(tǒng)其它部件未在圖中畫出，這些部件包括系統(tǒng)的存儲(chǔ)器(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和只讀存儲(chǔ)器);定時(shí)控制器;系統(tǒng)I/O總線，用以將該系統(tǒng)與其外圍設(shè)備適配器(包括適配器5)鏈接;以及除了用“6”表示的那些內(nèi)部設(shè)備以外可能附加的一些內(nèi)部設(shè)備，例如與SCSI總線9不相鏈接的硬盤驅(qū)動(dòng)器和軟盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)器。這類系統(tǒng)的一種典型的“主”計(jì)算機(jī)可以是IBM個(gè)人系統(tǒng)/2(或PS/2)型系統(tǒng)IBM個(gè)個(gè)系統(tǒng)/2和PS/2是國際商業(yè)機(jī)器公司(IBM公司)的產(chǎn)品商標(biāo)名稱，典型的外圍設(shè)備6和7包括硬盤驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器、打印機(jī)、等等，它們根據(jù)SCSI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定具有“智能控制”能力。如圖1所示，系統(tǒng)1和總線9有能力支持高達(dá)7個(gè)內(nèi)部和外部設(shè)備的組合(全部鏈接至總線9的菊花鏈?zhǔn)蕉紊?。
下面解釋由總線9的連續(xù)性質(zhì)引起的各種問題在下。
1A.信號失真問題。
應(yīng)該理解，通常內(nèi)部設(shè)備6相互之間及其與適配器5之間的距離比外部設(shè)備7相互之間及其與適配器5之間的距離小些。還應(yīng)理解，在總線9的內(nèi)部段9a(內(nèi)部設(shè)備之間總線段的長度，與各個(gè)內(nèi)部設(shè)備耦聯(lián)的總線節(jié)段長度，等等)上影響阻抗和信號失真特性的諸多因素，通常與影響外部段9b的阻抗的可對照的因素相比，系統(tǒng)1內(nèi)部部件的設(shè)計(jì)者對此能好控制得多。
還需要指出，外圍設(shè)備6和7的設(shè)計(jì)參數(shù)可能破壞總線上通信數(shù)據(jù)完整性，這是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者很難控制的;例如，不可以保證任一個(gè)此類設(shè)備具有這樣的內(nèi)部邏輯，亦即它可補(bǔ)償因信號失真造成的差錯(cuò)。再者，在缺乏差錯(cuò)檢測能力的系統(tǒng)中，因信號失真引起的差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)差錯(cuò)或故障，這也許是難以或者甚至不可能被查出的。
于是，可以理解，在總線9的整個(gè)長度上的數(shù)據(jù)通過速率必定受到“數(shù)據(jù)信號在外部段9b上傳送的速率和從段9b上明晰地接收的速率”的限制;由此推論出，如圖1中所示的聯(lián)合式(unified)總線的布置使內(nèi)部設(shè)備6不能得到最佳的應(yīng)用。
1B.數(shù)據(jù)安全性/完整性問題在上述的環(huán)境中，存儲(chǔ)在與總線段9a相連接的內(nèi)部硬盤驅(qū)動(dòng)器上的數(shù)據(jù)的安全性可以折衷考慮。
SCSI結(jié)構(gòu)允許在總線上連接的設(shè)備之間雙向通信。據(jù)此，打算主要由CPU應(yīng)用的、與系統(tǒng)1的內(nèi)部處理元件相關(guān)聯(lián)的內(nèi)部硬盤驅(qū)動(dòng)器上存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)會(huì)變得要經(jīng)受到外部設(shè)備的修改，這是內(nèi)部系統(tǒng)配置的設(shè)計(jì)者所預(yù)計(jì)不到的。
1C.總線寬度與負(fù)載限制問題早期的總線結(jié)構(gòu)型式規(guī)定總線導(dǎo)體由8條數(shù)據(jù)線和一數(shù)目的控制線組成，數(shù)據(jù)線用來同時(shí)地并行傳送8比特?cái)?shù)據(jù)，控制線用來控制這種傳送。就內(nèi)部設(shè)備以及具有由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員可決定的形式和間隔的更多元的數(shù)據(jù)(例如，同時(shí)傳送16比特或32比特)。
同樣可以看出，圖1中假定的設(shè)備負(fù)載界限是在整個(gè)總線9上不多于7個(gè)設(shè)備負(fù)載，這將是不適度的限制。
1D.最佳的總線利用問題與圖1中聯(lián)合式總線布置相關(guān)聯(lián)的另一個(gè)制約在于，在主計(jì)算機(jī)與總線段之間的數(shù)據(jù)傳送均受限于總線配置。因此，在內(nèi)部總線段和外部總線段兩者上的數(shù)據(jù)傳送，難以做到最佳的同時(shí)發(fā)生。
如圖2中所示，本發(fā)明將總線和總線適配器單元進(jìn)行分開來討論。適配器單元11包含有控制器部分11a和11b，它們與各自的總線段12a和12b相配接，以提供本發(fā)明的功能。雖然，這里僅示出并敘述了一個(gè)雙向分隔，但應(yīng)理解到，所揭示的原理對于兩個(gè)以上的分隔來說也是有用的，可支持那些等效的功能。
圖3至圖6示例出適配器11如何能用來避免前述的問題。圖3示出應(yīng)用適配器部分11a和11b來支持總線段12a和12b上數(shù)據(jù)傳送的不同速率(在內(nèi)部段12a上是10MHZ，在外部段12b上是5MHZ)，以便在外部段上避免過分的信號失真，而同時(shí)允許最佳地利用內(nèi)部設(shè)備6。
圖4示出適配器分隔如何能用來限制住唯有主CPU才能訪問內(nèi)部硬盤存儲(chǔ)器6a。
圖5示出分隔方式怎樣能運(yùn)用來增加可由適配器提供服務(wù)的設(shè)備的數(shù)目(與圖1中指出最大為7個(gè)設(shè)備相比較，這里最大為30個(gè)設(shè)備)。
圖6示出分隔方式如何能用來允許在內(nèi)部和外部段總線段上同時(shí)傳送。
其它方面的應(yīng)用將對照圖9到圖11在下文描述。
圖7示例性示出適配器11的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的元件。雖然，這里將該適配器表示為一張卡，它可插入至主系統(tǒng)母板上(在圖中未畫出的)插座中;但應(yīng)理解到，此種卡上的各部分(集成電路塊和連接部件)也可直接集成在該母板上。
除了總線控制器部分11a和11b之外，適配器卡11上還包含有一個(gè)微處理器20、ROM21、RAM22、主總線接口單元23、另一個(gè)ROM存儲(chǔ)單元24用以存儲(chǔ)BIOS(基本的輸入、輸出系統(tǒng))控制信息、以及連接延伸頭25-27。連接頭25連接到主系統(tǒng)總線，連接頭26和27分別連接到SCSI總線的內(nèi)部段和外部段(12a和12b)上。
如圖所示基本上微處理器20由一個(gè)Intel80C186微處理器模件組成，在RAM22中存儲(chǔ)的指令和ROM21中存儲(chǔ)的微程序的控制上，直接控制著單元11a、11b、23和24的邏輯操作。單元23與單元11a、11b和24的協(xié)同工作，直接控制主連接接口25與外圍連接接口26和27之間的數(shù)據(jù)信號流。主接口25與內(nèi)部SCSI總線接口26之間路徑上的數(shù)據(jù)由單元23和11a來管理，而主接口25與外部SCSI總線接口27之間路徑上的數(shù)據(jù)由單元23和11b來管理。單元23具有(圖中未畫出的)緩存器，用來存儲(chǔ)對于接口25傳送的數(shù)據(jù);單元11a和11b也具有(圖中未畫出的)緩存器，用來存儲(chǔ)單元23分別與SCSI接口26和27之間路徑上的數(shù)據(jù)。
連接延伸頭25插入進(jìn)主系統(tǒng)母板上的一個(gè)插座，經(jīng)由該插座耦聯(lián)至一條I/O總線(例如在PS/2主系統(tǒng)中是耦聯(lián)至一條微通道(微通道是IBM公司產(chǎn)品的一種商標(biāo)名稱)總線上)，此I/O總線使主系統(tǒng)鏈接到包括卡11的一些外圍設(shè)備適配器單元上。連接延伸頭26和27以可插入方式連接至SCSI電纜段的末端。
如圖8中建議的，對卡11進(jìn)行操作管理(通過微處理器20)的微程序可以組模件30-33的層級內(nèi);它包括一個(gè)任務(wù)監(jiān)控模件30、指令處理器模件31、數(shù)據(jù)傳送控制模件32和SCSI接口管理模件33。如點(diǎn)劃線框34建議的，微程序還可以包含有診斷單元，但它與本發(fā)明無關(guān)。
任務(wù)監(jiān)控模件30對卡的子系統(tǒng)進(jìn)行初始化(在處理在，這涉及到在診斷單元34的管理下進(jìn)行測試)并協(xié)調(diào)由子系統(tǒng)實(shí)施的全部主要任務(wù)。指令處理模件31管理指令的執(zhí)行，規(guī)定出主系統(tǒng)接口與鏈接至SCSI總線的外圍設(shè)備之間實(shí)施的I/O操作。指令處理模件31直接控制主總線接口單元23(參見圖7)的工作，并與模體32和33發(fā)生交互作用來管理控制器單元11a和11b(參見圖7)的工作。
數(shù)據(jù)傳送控制模件32對控制器11a和11b相關(guān)于SCSI總線的數(shù)據(jù)傳送工作進(jìn)行控制。SCSI接口管理模件33照應(yīng)到在控制器11a和11b與鏈接器SCSI總線的外圍設(shè)備之間進(jìn)行信令功能控制;它包括對SCSI總線接口上接收到的中斷請求和其它請求作出處理。
這些模件當(dāng)前的有關(guān)運(yùn)行在下面參照圖9、9A、9B、10和11的流程圖來予以說明。圖9、9A和9B一起示例性示出由模件32管理的設(shè)備初始化操作。圖11示例出由模件33管理的中斷處理功能。
參看圖9，針對各自的邏輯設(shè)備(LDn)執(zhí)行I/O指令。指令執(zhí)行開始于步驟40，在步驟41處分支去往兩條路徑之一;一條路徑供“指配”指令通行，另一條路徑供所有其它指令通行。指配指令是在卡的子系統(tǒng)初始化期間實(shí)施的(在主系統(tǒng)的促使下)。如步驟42所示，對于每一個(gè)由子系統(tǒng)提供服務(wù)的設(shè)備，執(zhí)行一條指配指令。如步驟43處所示，在指配序列中，指令處理器用有關(guān)設(shè)備方面的信息(從接口管理模件33移交的先前的動(dòng)作中得到)來更新指配表(在圖7的RAM22內(nèi))。如步驟44處所示，如果步驟43操作成載地完成了，則一個(gè)與有關(guān)設(shè)備相聯(lián)的標(biāo)志被清除，借以指出該設(shè)備已初始化，且尚未接收到一個(gè)指令(來傳送數(shù)據(jù)，等等)。如步驟45處所示，當(dāng)這些操作都完成時(shí)，控制指令返回到例如任務(wù)監(jiān)控模件30。
在步驟43操作中進(jìn)入指配表的信息通常包括有外圍設(shè)備的SCSI地址(ID)、指配給設(shè)備的邏輯設(shè)備號碼LDn和設(shè)備物理上相連接的總線段(內(nèi)部/外部)。
當(dāng)執(zhí)行的一條指令并非是指配指令時(shí)，指令處理模件31取路徑46去步驟47操作，其詳細(xì)情況示于圖9A和9B。這些圖的流程線路延伸的接續(xù)在圖中已注明圖號和步驟號。
參看圖9A，與其它指令相關(guān)的順序從步驟50開始，根據(jù)主系統(tǒng)當(dāng)前工作方式的功能決定分支去向。如果主系統(tǒng)工作于兼容方式，則指令處理器取一條序列路徑;如果主系統(tǒng)不是工作于兼容性方式，則取另一序列路徑。指令處理器通過對卡上的組態(tài)寄存器(例如在單元23中)中的設(shè)定值進(jìn)行檢查(它們由主系統(tǒng)初始化)判定主系統(tǒng)工作方式。
在兼容性方式下，主系統(tǒng)受(操作系統(tǒng)和配置)軟件的控制，它有效地能將適配器11及其各設(shè)備看作仿佛它閃是著一條單獨(dú)的連續(xù)(不分隔)路徑定位的。這意味著，卡的子系統(tǒng)在其相對于主系統(tǒng)的工作中，必定能有效地做到使主系統(tǒng)維持SCSI總線各區(qū)段有這種統(tǒng)一的樣式。這也意味著，在這一方式下，卡的子系統(tǒng)只能支持統(tǒng)一總線上允許的最大數(shù)目外圍設(shè)備所進(jìn)行的工作(即圖1的布置中為7個(gè)外圍設(shè)備)。
主系統(tǒng)不處于兼容性方式(此處也可稱為處于“非兼容性”模式)時(shí)，它將卡11及其連接的外圍設(shè)備看成它們?yōu)檎鎸?shí)的分隔配置(因而主系統(tǒng)和卡便可能支持更多的外圍設(shè)備，例如圖5中所假定的30個(gè))。
因此，當(dāng)主系統(tǒng)處于兼容性方式時(shí)，卡的子系統(tǒng)必須維持一指配表，其中的實(shí)際設(shè)備地址可能不同于主系統(tǒng)所使用的邏輯地址，并且其中的實(shí)際設(shè)備地址指明了各有關(guān)設(shè)備(例如外部/內(nèi)部)真實(shí)的物理和它們真正的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模式(例如快/慢)。
指令處理器在50處對“非兼容性方式”取定的序列路徑中，包含有操作步驟51和52，操作步驟52進(jìn)而經(jīng)由路徑53去執(zhí)行圖9B中所示的其它的行動(dòng)和操作?！凹嫒菪苑绞健睍r(shí)的序列路徑包含有行動(dòng)的操作步驟54-57，它們亦延伸向圖9B中所示的接續(xù)操作。實(shí)際上，對兼容性方式實(shí)施的行動(dòng)和操作是對卡的分隔配置起“改型”的作用，使得卡的狀態(tài)對主系統(tǒng)來說是透明的。因此，對于兼容性方式，指令處理器必須能判定正確的實(shí)際總線路徑9例如外部/內(nèi)部)，以便與卡進(jìn)行通信。
在步驟50處判定主系統(tǒng)是非兼容性方式以后在步驟51中執(zhí)行操作，卡的邏輯假定是，本地指配表在當(dāng)前安排下指明了指令所管理的邏輯設(shè)備(LDn)的實(shí)際物理位置，而不論相關(guān)的設(shè)備標(biāo)志的狀態(tài)如何(參看圖9中步驟44的操作)，并且，應(yīng)用指配表中指明的位置來得到指令信息，經(jīng)由合適的總線段發(fā)送至有關(guān)的設(shè)備。上文指出的假定是合理的，這是因?yàn)?，卡上的本地指配表最初是依照主系統(tǒng)發(fā)出的指配指令設(shè)定的，并由于它符合于子系統(tǒng)的真正實(shí)際配置而要保留下那種設(shè)定的。在步驟52的操作中，對有關(guān)的設(shè)備設(shè)定所指配的標(biāo)志，以便指明該設(shè)備已經(jīng)初始化，并接收到至少一條指令。
對于兼容性方式，指令處理器在步驟54處根據(jù)目標(biāo)設(shè)備LDn關(guān)聯(lián)的標(biāo)志狀態(tài)進(jìn)行順序分支。如果標(biāo)志處于設(shè)定狀態(tài)(它指明在卡被初始化之后至少有一條指令已發(fā)送給該設(shè)備)在步驟54處分支“是”的路徑去往前面談到的步驟51的操作，使指令經(jīng)由本地指配表中當(dāng)前規(guī)定的路徑送往外圍設(shè)備，并通過序列路徑53進(jìn)而繼續(xù)圖9B中所示的行動(dòng)和操作。
如果在步驟54處的檢測表明，目標(biāo)設(shè)備LDn的標(biāo)志處于清除狀態(tài)，則取“否”的路徑去往判斷框55，它辯識(shí)出指配表中當(dāng)前列出的外圍設(shè)備的位置(外部的或非外部的)。如果當(dāng)前列示出的設(shè)備為外部的(也即設(shè)備鏈接于外部總線段12b上)，則在步驟51操作，將指令經(jīng)由處部總線段送至指配表中當(dāng)前指明的實(shí)際設(shè)備地址上。如果設(shè)備明晰地不被指配給外部總線段，則轉(zhuǎn)入操作步驟56，嘗試得到指令來經(jīng)由總線的內(nèi)部段送往外圍設(shè)備(這里用“嘗試”來表征，是因?yàn)樵谛蛄械倪@一階段中主系統(tǒng)的目標(biāo)設(shè)備可能連接在外部總線段上，也可能連接在內(nèi)部總線段上)，并根據(jù)嘗試的結(jié)果在步驟57處進(jìn)行序列分支。
如果嘗試成功(經(jīng)由內(nèi)部總線段有設(shè)備響應(yīng))，則操作步驟52，設(shè)定目標(biāo)/響應(yīng)設(shè)備的標(biāo)志，并繼續(xù)進(jìn)行與該操作有關(guān)的指令序列(轉(zhuǎn)入圖9B)。如果嘗試不成功，則取“否”的支路，經(jīng)由連接到圖中的線58去往圖9B中所示的指令序列的另一種情況。
參看圖9B，從圖9A中步驟53處來的指令序列在此繼續(xù)，它包含有操作60和返回/結(jié)束功能性步驟61。從圖9A中線58處來的指令序列的繼續(xù)在此處包含操作步驟62和63，然后或者回到功能性步驟61，或者接著操作步驟64和52(它在圖9A內(nèi))，經(jīng)由路徑65鏈接)。
步驟60的操作通過其適當(dāng)?shù)某Ｒ?guī)序列(例如，向系統(tǒng)返送狀態(tài)信息)繼續(xù)對圖9A中在步驟51處起始的指令作處理，然后將控制返回到例如步驟61處的任務(wù)監(jiān)控上。在步驟62的操作中，根據(jù)本地指配表中的當(dāng)前信息來成功地嘗試經(jīng)由內(nèi)部總線段(通過圖9A中的操作56)向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送指令之后，乃經(jīng)由外部總線段作出發(fā)送指令的嘗試，并在步驟63處根據(jù)這一嘗試的結(jié)果使序列分支。
如果在步驟62處的嘗試成功9在步驟63處接收到外圍設(shè)備來的響應(yīng))，與目標(biāo)設(shè)備有關(guān)的指配表入口通過操作步驟64作出修改，以表明該設(shè)備鏈接在外部總線段上，該順序經(jīng)過線65繼續(xù)往圖9A的操作步驟52，由此對有關(guān)設(shè)備設(shè)定標(biāo)志，并使鏈接回到圖9B中“正常的”連續(xù)操作步驟60。如果在步驟62處嘗試不成功，則揭示出一個(gè)誤碼(因?yàn)樵撛O(shè)備在總線的兩種區(qū)段上都無法接觸到)，并在步驟61處結(jié)束工作。
圖10示例出初始工作的相關(guān)部分，它們應(yīng)用于卡的子系統(tǒng)以使得對子系統(tǒng)與選定的設(shè)備之間要交換的信號作“速率協(xié)商”，以便子系統(tǒng)能這樣確定，在它與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送是否要依隨SCSI總線的外部段而定、調(diào)在一個(gè)標(biāo)稱的“低”速率上，或者依隨總線的全部或部分內(nèi)部段而令、調(diào)在較高的速率上。一般說來，選足的設(shè)備是鏈接于SCSI總線段之某此部分上的設(shè)備，在這些部分上數(shù)據(jù)以高些的速率傳送被認(rèn)為是“安全的”(不大可能信號失真得超出識(shí)別范圍)，但讀計(jì)及到當(dāng)前連接在該區(qū)段上的設(shè)備的數(shù)目等。這類協(xié)商可以在卡的初始化處理期間由卡來啟動(dòng)，也可以由設(shè)備在任一時(shí)間選擇“范疇”中來啟動(dòng)。
在步驟70處開始起動(dòng)，在步驟71處由子系統(tǒng)判定出給定的一具設(shè)備是否處在選擇的范疇內(nèi)，容許它工作在標(biāo)稱低速率下或較高速率下。如果一個(gè)設(shè)備并不在那范疇內(nèi)，則工作到步驟72處返回而告結(jié)束。如果設(shè)備能協(xié)商，則在判斷步驟73處開始實(shí)行協(xié)商，并判斷協(xié)商是否已經(jīng)完成。判斷步驟73是需要的，以便確保對于該設(shè)備不會(huì)進(jìn)行多個(gè)協(xié)商，如果在判斷步驟73處指明協(xié)商先已完成，則通過這條或另一序列路徑返回步驟72處結(jié)束該序列。
如果在步驟74處繼續(xù)處理。在步驟74處作出判斷，設(shè)備耦聯(lián)在總線的哪個(gè)區(qū)段上。如果設(shè)備是在外部總線段上的(在步驟74處判斷為“是”)，進(jìn)入判斷步驟75再作判斷;而若設(shè)備是在內(nèi)部總線段上的，則轉(zhuǎn)入操作步驟76去實(shí)行高速率的協(xié)商，然后返回步驟72結(jié)束該序列。
子系統(tǒng)應(yīng)用判斷步驟75來確認(rèn)出，對于該(外部)設(shè)備能否安全地采用較高的速率(根據(jù)由主系統(tǒng)在寄存器設(shè)定的配置中所指明的設(shè)備類型和外部總線區(qū)段的當(dāng)前負(fù)載情況)，如果能采用較高的速率，便通過步驟76處的動(dòng)作來完成該速率的協(xié)商，然后返回步驟72結(jié)束該序列。如果不能采用較高的速率，則通過操作步驟77達(dá)成低速率的協(xié)商，然后返回步驟72結(jié)束該序列。
圖11表征出對設(shè)備中斷請求(由適配器控制器分部11a、11b在它們與SCSI總線段12a、12b的接口上接收到)的管理(依靠圖8中的模件33)。如步驟80處所指出，管理模件33應(yīng)用一個(gè)交替alternating優(yōu)先(Preferential)的序列來選擇這些請求，該序列交替地偏向從內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備來的請求。這意思是說，如果最后級的優(yōu)選權(quán)是內(nèi)部為先、外部為次(或者外部為先、內(nèi)部為次)，則實(shí)際上被處理的最后的請求是內(nèi)部的(或者外部的)，而對于下一個(gè)請求來說優(yōu)先權(quán)的次序?qū)⑹窍喾吹耐獠繛橄?、?nèi)部為次(或者相應(yīng)地是內(nèi)部為先、外部為次)。
在對這些請求的實(shí)際處理過程中，在子系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送路徑通過步驟(action)81或82來選擇，以便在請求的設(shè)備與主系統(tǒng)之間通過單元24傳送數(shù)據(jù)，并導(dǎo)通與該路徑有關(guān)的數(shù)據(jù)傳送處理83。因此，如果請求是從一個(gè)內(nèi)部設(shè)備來的，則在步驟81選擇徑由控制器11a和單元23的路徑，數(shù)據(jù)徑由此路徑在該設(shè)備與主系統(tǒng)存儲(chǔ)器內(nèi)的一個(gè)指配地址之間進(jìn)行傳送。如前面所指出，這樣傳送的數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)在單元11a和23中(未畫出的FIFO)緩存器寄存器內(nèi)。另一方面，如果請求是從一個(gè)外部設(shè)備來的，則在步驟82選擇經(jīng)由(未畫出的FIFO緩存器入)單元11b和23的路徑。
當(dāng)然，應(yīng)認(rèn)識(shí)理解，處理在卡上的這種數(shù)據(jù)傳送與協(xié)商的速率有關(guān)，且數(shù)據(jù)處理的能力適應(yīng)于所應(yīng)用的那個(gè)速率。
本發(fā)明的上述的和其它的方面、優(yōu)點(diǎn)和益處可從下面的權(quán)利要求中得到進(jìn)一步的理解。
權(quán)利要求
1.一種總線適配系統(tǒng)，用以將計(jì)算機(jī)連接到總線上，該總線接附有在可變配置中的外圍設(shè)備，有可能潛在地干擾該計(jì)算機(jī)操作的整體性，其特征在于分隔裝置，用以有效地將上述總線分隔成多段，這些段與計(jì)算機(jī)在不同程度上相隔離，以使該計(jì)算機(jī)的操作不受外圍設(shè)備的連累，而這些外圍設(shè)備以與計(jì)算機(jī)或總線的當(dāng)前配置不兼容或不一致的方式操作。
2.按照權(quán)利要求1的總線適配系統(tǒng)，其特征在于，所述的分隔裝置包括分段裝置，用以將上述的總線分隔成物理上分離的第一段和第二段;該第一段具有一個(gè)預(yù)定的長度，而第二段具有一個(gè)可變的長度;控制裝置，用以在上述的計(jì)算機(jī)與上述的第一和第二段之間以各自的第一和第二數(shù)據(jù)傳送速率控制數(shù)據(jù)的傳送，其中，第一數(shù)據(jù)傳送速率比第二數(shù)據(jù)傳送速率高得多。
3.按照權(quán)利要求1的總線適配系統(tǒng)，其特征在于，所述的分隔裝置包括分段裝置，用以將上述的總線分隔成分離的第一和第二段，連接每段上的設(shè)備不能直接地訪問在另一段上連接的設(shè)備以求通信。
4.按照權(quán)利要求2的總線適配系統(tǒng)，其特征在于，所述的每個(gè)總線段可在一個(gè)預(yù)定的設(shè)備數(shù)目內(nèi)與多個(gè)外圍設(shè)備連接。
5.按照權(quán)利要求2的總線適配系統(tǒng)，其特征在于，所述的計(jì)算機(jī)設(shè)在一個(gè)具有一些插座的殼罩內(nèi)，保留這些插座用以連接一些上述的外圍設(shè)備。上述的第一總線段和所述的適配系統(tǒng)容置在上述的殼罩內(nèi)，而上述的第二總線段位于上述殼罩之外。
6.按照權(quán)利要求5的總線適配系統(tǒng)，其特征在于，適配器裝置，用以在所述的計(jì)算機(jī)與所述的第一和第二總線段之間接口，所述的適配器裝置適合于使所述的第一和第二總線段對所述的計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)為一個(gè)單獨(dú)的邏輯上連續(xù)的總線整體，盡管實(shí)際上所述的兩段在物理上和電氣上都是分離的。
7.按照權(quán)利要求3的總線適配系統(tǒng)，其特征在于，它具有“兼容性”工作方式和“非兼容性”工作方式，所述的兼容性方式要求所述的計(jì)算機(jī)對所述的設(shè)備限制其指配的邏輯標(biāo)記，以保證不論所述設(shè)備相對于所述的總線段的物理位置怎樣，它們都可獨(dú)特地被識(shí)別出，而所述的非兼容性方式不要求這樣的標(biāo)記指配的限制;其中，所述的適配器裝置包括合作裝置，在所述的兼容性方式下與所述的計(jì)算機(jī)起操作，以使該計(jì)算機(jī)的操作能夠控制鏈接在所述的第一和第二總線段上的各設(shè)備，而該計(jì)算機(jī)指導(dǎo)對這些設(shè)備的操作，由實(shí)際上認(rèn)為這是鏈接在一條單一的連續(xù)總線上的。
全文摘要
對一種物理上整體結(jié)構(gòu)的總線進(jìn)行分隔的安排，這種分隔對于計(jì)算機(jī)和經(jīng)該總線通信的設(shè)備是透明的并能避免因數(shù)據(jù)傳送速率可能引起的一些問題。一種典型總線結(jié)構(gòu)是SCSI總線，其物理上連續(xù)的總線結(jié)構(gòu)會(huì)引起信號失真、數(shù)據(jù)安全性/完整性、總線并行比特?cái)?shù)與負(fù)載量限制、最佳的總線利用等問題?？偩€分隔分成內(nèi)部段和外部段，其上連接的內(nèi)部設(shè)備和外部設(shè)備數(shù)目可增多，數(shù)據(jù)通過量可提高。
文檔編號G06F13/36GK1080071SQ9310729
公開日1993年12月29日 申請日期1993年6月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月19日
發(fā)明者唐·史帝文·基納, 安德魯·博伊斯·麥克尼爾, 托馬斯·哈羅德·紐森, 凱文·李·沙伊恩, 理查德·W·沃里斯, 愛德華·歐文·瓦赫特爾 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司