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Toltec macht Uni-Produkt marktreif:

Dataring verbindet verschiedenste Systeme

13.03.1981

CAMBRIDGE - In den neuesten Entwicklungen aus Cambridge, wo viele EDV-lnnovationen erdacht wurden, spielt Miniaturisierung eine entscheidende Rolle. Auch der "Cambridge Ring" entstand im Rechenlabor der Universität Cambridge; jetzt verschafft er den Benutzern in der Universität Zugang zu zentralen Hardware-Ressourcen. Ein Systemhaus in Cambridge-Toltec - hat in einem frühen Stadium das Potential des Ringkonzeptes erkannt, doch auch ganz klar verstanden, daß es wegen der hohen Zuverlässigkeitserwartungen des Marktes noch vieler Arbeit bedurfte, bis er als Produkt auf den Markt gebracht werden konnte.

In Zusammenarbeit mit dem Rechenlabor hat Toltec jetzt die Entwicklung des als Privatnetz konzipierten Ringes, der den Namen "Dataring" trägt, abgeschlossen; der Dataring ist mit allen anderen bekannten Formen des Ringkonzeptes voll kompatibel. Die ersten Datarings sind jetzt in der Industrie installiert worden, und in vielen Universitäten in England stellt die Dataring-Hardware von Toltec die Basis von neuen internen Netzen.

Es werden in letzter Zeit viele Systeme zum Rechnerverbund vorgeschlagen, doch scheinen in allen Fällen deren besondere Vorteile durch irgendeinen wesentlichen Nachteil beeinträchtigt zu sein. Es sind Netze angekündigt worden, die aber nur bestimmte Mikrocomputermodelle miteinander verknüpfen. Es wird ein anderes Privatnetz vorgeschlagen, das Informationen nicht nur an eine bestimmte Stelle sendet, sondern sie durch das ganze Netz verbreitet und dabei die Bestimmungsgeräte angibt. Der Nachteil dieses Systems liegt darin, daß die Daten in sehr großen Blöcken verbreitet werden; dies hat zur Folge, daß bei einer Fehlübertragung der vollständige Datenblock neu gesendet werden muß. Zudem läßt sich das System nur für Geräte von wenigen bestimmten Herstellern implementieren und ist sehr kostspielig.

Toltec meint, daß die Leistungsfähigkeit von Informationssystemen durch Cambridge Ring noch erheblich steigerbar ist. So könne ein Gerät von irgendeinem Hersteller angeschlossen werden, sei es ein Mikrocomputer ein Textverarbeitungsgerät, ein Minicomputer oder irgendein digitales Gerät. Weil die Informationen für bestimmte Geräte bestimmt sind, kann es nicht vorkommen, daß für andere Stationen bestimmte Daten von anderen angeschlossenen Geräten blockiert werden.

Der Cambridge Ring besteht aus einer geschlossenen Kabelschleife, an die Geräte über Stationen angeschlossen werden. Jede Station enthält einen Verstärker, der die Signale regeneriert. Den Datenverkehr steuert ein Monitor. Die zu übertragenden Nachrichten bestehen aus Paketen von jeweils 38 Bit, wovon 16 Bit für Daten vorgesehen sind. Jedes Paket durchlauft jeden Verstärker und fehlerhafte Verstärker werden auf einfache Weise identifiziert.

Die Sende-Station schickt ein Paket an die Bestimmungs-Station, die es an den Sender mit entsprechend gesetzten Statusbits zurückschickt um "zurückgewiesen", "angenommen", "nicht eingelesen", oder "besetzt" zu melden. Anschließend unternimmt die Sender-Station die entsprechenden Schritte. Die Datenübertragung wird durch Füllen und Leeren von Paketen erzielt, und zwar in folgender Weise: Das ganze Paket wird in der Station in ein Schieberegister geladen, von wo aus es in das erste Paket gefüllt wird. Wenn des Paket die Bestimmungs-Station durchlauft, werden die Antwort-Bits gesetzt und das Paket bei der Rückkehr an die Sender-Station mit dem ursprünglichen Paket verglichen. Der Monitor übt eine Kontrollfunktion beim Starten aus und sorgt für die Behandlung bestimmter Fehlersorten.

Die Antwortangabe "zurückgewiesen" bedeutet, daß die Station weder für die Senderadresse noch für 255 (jedes Paket annehmen) gesetzt Wurde. Wenn das Paket den Monitor durchläuft, wird Bit 3 auf 0 gesetzt, damit das Paket entleert wird, wenn er ein weiteres Mal zum Monitor gelangt, ohne daß der Sender es bearbeitet hat.

Die Bitgeschwindigkeit des Ringes beträgt etwa 10 Megabaud mit einem maximalen Dateninhalt von 16 Bit aus 38 in jedem Paket. Zieht man die Packbits in Betracht, ergibt sich eine Bandbreite auf dem Ring von zirka 4 Megabaud, die für alle Benutzer einer Station beträgt ein Paket pro Verzögerungseinheit plus zwei Pakete. Also in einem Dataring von 80 Bit, der zwei Pakete enthält, erzielt man eine Senderate für eine Station von 1 Megabaud.

Die Fehlerrate im Dataring ist unter normalen Arbeitsbedingungen äußerst niedrig, außerdem erstrecken sich die Auswirkungen der meisten Fehlersorten auf höchstens ein oder zwei Pakete. In den meisten Fällen wird der Fehler gleich im Sender entdeckt, also werden Fehler ganz selten nicht identifiziert.

Verteilte Logik

Die Logik ist auf einzelne Gebiete verteilt - an der Station befindet sich ein vom Ring her mit Strom gespeister Verstärker, der für die Daten im Ring die Modulation und Demodulation vornimmt. Wenn die Station ausgeschaltet wird, tritt eine Isolierung des Verstärkers ein; also hängt die Kontinuität der Ringschleife außer von den Verstärkern nur von den ausgeschalteten Stationen ab. Die Station wandelt die seriellen Daten vom Verstärker in parallele Daten für die Schnittstelle des jeweiligen Gerätes um.

Zweck des Monitors ist es, den Ring in Gang zu setzen, und die Behandlung bestimmter Fehlersorten wahrzunehmen. Der Ring kennt zwei Arbeitszustände - Start und Betrieb. Wenn der Ring durch Knopfdruck gestartet wird, fängt der Monitor in der Start-Arbeitsweise an und geht dann automatisch in die Betriebs-Arbeitsweise über. In der Arbeitsweise "Start" stellt der Monitor einen Paketrahmen her, liest die Schalter ab, die die Anzahl der Pakete angeben, errechnet die Anzahl der Packbits und sorgt dafür, daß sie beim Betrieb gleichbleibt .

Die Schleife enthält eine durch Lange und Anschlußpunkte bestimmte Paketzahl. Der Monitor benutzt den Inhalt eines leeren Pakets, um die richtige Übertragung durch den Ring zu prüfen. Vom Monitor erhält das Paket Nullen beziehungsweise beliebige Daten; kehrt das Paket zum Monitor noch "leer" zurück, werden die eingegebenen Ziffern geprüft und eine Fehlermeldung ausgeführt. Hierdurch läßt sich auf einfache Weise die Ringschleife, besonders bei geringer Ausnutzung kontrollieren. Die vom Ring zurückkehrenden Datenstrukturen werden auf Zulässigkeit geprüft und Fehler bestimmter Sorten identifiziert, insbesondere auf den Verlust des ersten Bits. Jeder dieser Fehler wird angezeigt und die Gesamtfehlersumme um 1 erhöht.

Im Verstärker werden nach Phasen kodierte Signale demoduliert und als Uhr- und Datensignale der Station zugeführt. Außerdem enthält der Verstärker einen DC-Stromwandler, der Strom aufnimmt und daraus eine eigene Stromspeisung für seine Schaltungen erzeugt, wodurch die Unabhängigkeit von der lokalen Stromquelle gewährleistet wird.

Die dem Gerät spezifische Verbindung mit dem Ring realisiert eine spezifische Schnittstelle, die einen parallelen Anschluß zwischen der Station und dem Gerät ermöglicht. Obwohl jedes digitale Gerät die eigenen Anforderungen stellt, lassen sich ganze Modellreihen mit einer einzigen Logik anschließen, die für den spezifischen Hersteller-Bus entworfen wird. Im allgemeinen erreicht man mit einer besonderen Logik, die der üblichen Parallelschnittstelle des Herstellers hinzugefügt wird, eine recht hohe Datenrate.

Toltec liefert ein volles Programm Dataring-Software die weitgehend in der Highlevel-Programmiersprache BCPL geschrieben ist. Sie läuft entweder unter dem Host-Betriebssystem oder unter "Trout", dem Toltec-eigenen portablen Betriebssystem, das auch in BCPL geschrieben wurde. Trout liefert alle Utilities, die der Benutzer üblicherweise in einem Hersteller-System erwartet.

Die Grundsoftware besteht aus Driver und Handler, die den Datenverkehr der lokalen Station regelt die das "Basic Block Protocol" implementieren. Anfragen nach Übertragungen werden nach Portnummern aufgelistet- bei manchen Geräten erfolgt dies bereits innerhalb der Schnittstellenlogik.

Das, "Single Shot Protocol" (SSP) reiht Basic-Blocks zusammen und stellt die Grundgesprächseinheit für die Standard-Schnittstelle mit dem Ringhandler dar.

Textdateien werden unter Benutzung des "Byte-Stream-Protocols" (BSP) übermittelt; seinerseits baut das BSP Mitteilungen im SSP zusammen. Durch den Handler erscheint an beiden Enden der Verbindung der Bytefluß wie ein Normalfluß. Mittels dieser Anordnungen lassen sich Dateien zwischen Rechnern mit verschiedenen Betriebssystemen übertragen.

Anwendungsbereiche

Dateienzugang für einen separierten Rechner ermöglicht der Dateienhandler. Befinden sich die Hauptdateien anderswo am Ring, erfolgt ein Dialog zwischen dem lokalen Dateienhandler und einem Dateienverwaltungs-Softwarepaket, das sich im Normalfall in einem eigenen Rechner befindet .

Der Anwendungsbereich des Datarings ist sehr breit; er umfaßt das Gebiet der üblichen EDV wie auch die Implementierung eines integrierten Informationsnetzes, das den Informationsbedürfnissen der Wirtschaft entspricht. Unter anderem liegen insbesondere Anwendungen in den Gebieten Prozeßsteuerung, Datenerfassung für Testgeräte, Automatisierung im Büro und Unterstützung der Betriebsführung nahe.

Eine weitere Anwendung des Datarings stellt die verteilte Textver- und -bearbeitung dar; in diesem Fall stehen Anwendersoftware und -dateien im Dateiverwaltungsrechner. Jedes dem Ring angeschlossene Terminal hat zu verschiedenen Ausgabegeräten wie Matrixdrucker Typenraddrucker und Grafikplotter Zugang. Diese werden in gleicher Weise wie die Terminals selbst über Terminal-Konzentratoren angeschlossen. Diese Geräte können mit geeignetem Papier geladen werden, um allen Benutzern die Ausgabe auf richtiges Papier zu erlauben.

Auf dem Gebiet der industriellen Prozeßsteuerung sind in den letzten Jahrzehnten mit dem Auftauchen der Mikroprozessoren entscheidende Fortschritte erzielt worden. Die nächste Stufe in dieser Entwicklung ermöglicht die intelligente Verbindung von durch Mikros gesteuerten Prozessen sowohl passiv zur Betriebsdatenerfassung wie auch aktiv zur Steuerung von mehreren Prozessen von einem zentralen Rechner aus. Insbesondere eignet sich diese Anwendung für die Zweige der Industrie, wo die Umweltsbedingungen das unmittelbare Eingreifen eines Menschen ausschließt, beispielsweise in Nuklearreaktoren. Zudem eröffnet der Dataring eine effizientere Nutzung von NC-Werkzeugen.

Auch in vielen Forschungslaboratorien wird bereits mit Instrumenten gearbeitet, die ihre Resultate in digitaler Form ausgeben. Durch Anschluß am Ring wird es jetzt manchem Forscher möglich, seine Daten auf einfache Weise "zusammenzubringen" und sie auch seinen Kollegen zugänglich zu machen.

Das Dataring-Privatnetz erlaubt die Realisierung eines breiteren Informazionszugangs innerhalb seiner geographischen Grenzen; außerdem lassen sich mehrere Datarings durch besondere Gateway-Stationen über große Entfernungen durch Paketvermittlungsdienste verbinden.

Informationen: Peter Corfield, Computer-Consulting GmbH,

Telefon 0 04 42 23/31 23 47.