DE2918223C2 - Schnittstelleneinrichtung zum Einsatz zwischen einem Digitalrechner und einem Speichergerät und ein Verfahren zum Synchronisieren bitseriell einlaufender Daten - Google Patents

Schnittstelleneinrichtung zum Einsatz zwischen einem Digitalrechner und einem Speichergerät und ein Verfahren zum Synchronisieren bitseriell einlaufender Daten

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DE2918223C2
DE2918223C2 DE2918223A DE2918223A DE2918223C2 DE 2918223 C2 DE2918223 C2 DE 2918223C2 DE 2918223 A DE2918223 A DE 2918223A DE 2918223 A DE2918223 A DE 2918223A DE 2918223 C2 DE2918223 C2 DE 2918223C2
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/06Digital input from, or digital output to, record carriers, e.g. RAID, emulated record carriers or networked record carriers
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    • G06F3/0671In-line storage system
    • G06F3/0673Single storage device

Description

18*223
relativ weit entfernteSpuren aräuwahleri wären. . . i ίί
Wenn eine Spur ausgewählt ist, so Bt eine'S^chronisationzjwisclfen dem 'Steuergerät/Rechner und den auf : der Spur ^ufgezeichteten Baten e^prderficlfclA'eiriigen Fällen sind permanente Kennzeichen, z. B. Löchli^^er Spur zugeordnet, unreinen festen Be^gspunkt zu schafFeKi(BeF^Weich-Sektont-Platten, z. B.FlöppyjlKsks werden dauernde Kennzeichaii nicht yerwendet Diese Platteii haben eine^gröBere FleJtibilität, da der Benutzer die Platte auf besondere Anwendungsfälleformatieren kännifEhie^emlich komplizierte Änordnungldient^ur HereteUungderSynchrpnisationzudiesettHo^py-Disks. - '■;. ■.:■·'-;■' ;' ■·■■ Y-'1" -' ;: ll/rV^'
Bei einer aus der DE-OS 15.24, -779 bekannten Schnittstelleneinnchtuhg der eingangs genannten Art w^ähron einer besonderen Organisation des Plättenspetchers" Gebrauch gemacht In den Aufzeichnungsspuren des Plattenspeichers sind Irifömätioi&blöcke, die wiederum in verschiedene Unterabschnitte unterteilt sind, vpn^ünterschiedßcher Länge hintereinander mit Kennzeichen dargestellt; weiche die Adressen- und Datenteillänge bestimmen, wobei zwischen den einzelnen Teilen:'des InforinätioiSblocks mf ormationsfreie Abstände von variabler Länge einstellbar sind. Die Zentraleinheit und der^ Plattenspeiäe'rfand über eine Auswahlschaltung, ein^Daten-Ein- und Ausgaberegister und eiii Kommaadbfegister verbimden.'Dem Kommändoregister ist eine Dekoäierschaltung zur Erzeugung von Steuernghideninachgeschälteit, die zwei Zyklussteuerringe zur Definitionäer Fläche der Aufzeichnungen in verschiedene tjeider und zur weiteren Unterteilung dieser Felder steuert Femer ist ein der Dekodierschaiturig nachgesciiäifeter Steuerzahler "feit einem Schlüssellängenregister und einem Dateitfängenregister Verbünden, ün^
zeichnung festzulegen. Durch diese bekannte Anordnung soll mit vergleichsweise geringem Aufwand die Vergleichsoperation eines Schlüsselfeldes mit einer Suchmaske durch die Zentraleinheit nach Lokalisierung des Kennwortes im Kennwortfeld verzögeruhgsfrei erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Schnittstelleneinrichtung mit besonders einfachen, wenigen und kostengünstigen Koftiponenten aufzubauen und eine zuverlässige und rasche Synchronisation von Rechner und Speicher selbst bei Floppy-Disks ohne zusätzlichen Maschinenaufwand zu gewährleisten. . ■ ' '25
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst
Da die Adresse des Festwertspeichers bei der Erfindung teilweise durch den letzten Zustand des Festwertspeichers durch externe Bedingungen (Betriebswahlleitungen) bestimmt wird, wird auch der jeweils nächste Zustand durch eine Kombination aus dem letzten Zustand des Festwertspeichers und externen Bedingungen abgeleitet Innerhalb eines vorgegebenen Zyklus wird die nächste Adresse jeweils durch externe Bedingungen beeinflußt, so daß jederzeit eine Sprungfunktion ausgeführt werden kann. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die drei wesentlichen Komponenten der Schnittstelleneinrichtung, nämlich das Serien/Parallel-Schieberegister, der Festwertspeicher und die Zeitgabeschaltung, relativ preiswerte Komponenten sind, die in der erfindungsgemäßen Schaltungskonfiguration eine erhebliche Betriebsflexibilität und eine zuverlässige Synchronisation zwischen Rechner und Speichergerät gewährleisten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine die Merkmale der Erfindung aufweisende Schnittstelleneinrichtung zwischen einem Digitalrechner und eirem Plattenlaufwerk (Speicher);
F i g. 2 ein Blockdiagramm der Schnittstelleneinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; F i g. 3 ein genaueres Blockschaltbild der Logik- und Zeitgabeeinrichtungen des Steuergeräts gemäß F i g. 2;
F i g. 4 eine grafische Darstellung des Synchronisationsfeldes, wie es zur Synchronisation eines Registers mit aufgezeichneten Daten verwendet wird; '
F i g. 5 eine grafische Darstellung, welche das Format jedes Sektors jeder Spur bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
F i g. 6 eine grafische Darstellung des bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Byte-Formats.
Im folgenden wird ein Steuergerät als Schnittstelleneinrichtung zwischen einem Digitalrechner und einem Magnetplattenaufzeichner oder einer anderen Speichervorrichtung beschrieben. Wenn auch die folgende Beschreibung auf ein Floppy-Plattenaufzeichnungsgerät gerichtet ist, kann sie auch bei anderen Speichervorrichtungen mit den gleichen Vorteilen verwendet werden, und zwar insbesondere dann, wenn Daten in serieller Form wie bei ladungsgekoppelten Bauelementen (CCD) oder Speichern mit einwandigen Domänen aufgezeichnet werden. In der folgenden Beschreibung werden zahlreichϊ Einzelheiten zur Erleichterung des Verständnisses angegeben, so z. B. spezielle Wortlängen usw. Es ist klar, daß die Erfindung auf diese Einzelheiten nicht beschränkt ist Andererseits werden in der folgender1. Beschreibung bekannte Üchaltungsanordnungen hi Blockdiagrammform gezeigt, um die Beschreibung und Veranschaulichung der Erfindung möglichst übersichtlich zu halten.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dienen das Steuergerät und Has Synchronisationsverfahren zur Bildung einer Schnittstelle zwischen einem Mikrocomputer und einem Minifloppy-PIatten-Aufzeichnungsgerät Das Steuergerät ist besonders für den verbrauchernahen Bereich, z. B. für den Haushalt, das Hobby oder den geschäftlichen Bereich in Verbindung mit kleinen Systemen geeignet. Das beschriebene Ausführungsbeispiel des Steuergeräts wird zur Bildung einer Schnittstelle zwischen einem AppIe-2-Rechner, hergestellt von Apple Computer, Inc., und einem Shugart-Antrieb bzw. -Laufwerk Nr. SA-400, SA-390 o. dgl. verwendet
Im folgenden wird zunächst auf F i g. 1 Bezug genommen. Das erfindungsger.iäße Magnetplatten-Steuergerät, das als Steuergerät 12 gezeigt ist, bildet die Schnittstelle zwischen einem Digitalrechner 15 und einem Plattenantrieb bzw. -Laufwerk *fi. Der Digitalrechner 15 ist über einen Datenbus 13 und einen Adressenbus 14 mit dem Steuergerät gekoppelt. Das Steuergerät 12 ist über eine Vielzahl von Steuer- und Datenleitungen mit dem Antrieb 16 gekoppelt. Die Auswahl der Spur wird durch Signale auf den Leitungen 25,26, 27 und 28 gesteuert,
welche über Verstärker 32 an die vier Phasen eines Spur-Auswahl-Schrittschaltmotors 33 angelegt werden. Der Motor 33 und der Verstärker 32 sind herkömmliche Komponenten, die bei Plattenantrieben gewöhnlich Verwendung finden.
Ein Datensignal zum Aufzeichnen von Daten auf die Platte 30 wird über eine Leitung 64, welche über Lese/Schreib-Verstärker 31 mit dem Kopf 34 in Verbindung steht, an den Antrieb 16 angelegt. Das Daten-Lesesignal von der Platte 30 wird über die Verstärker 31 und die Leitung 22 an das Steuergerät 12 angelegt. Der Kopf wird vom Schrittschaltmotor 33 zu der gewünschten Spur auf der Scheibe 30 bewegt. Freigabesignale zur Steuerung des Antriebs 16 werden vom Steuergerät 12 über Leitungen 19 und 20 an den Antrieb 16 angelegt. Ein Schreib-Sicherungsschalter 36 gibt ein Signal an das Steuergerät 12, wenn in der Antriebseinheit ein Kennzeichen dafür auftritt, daß Information auf einer speziellen Platte nicht gelöscht werden soll. Dies ist ein bei zahlreichen Plattenantrieben verwendetes übliches Signal.
Bevor das Steuergerät genauer beschrieben wird, soll zunächst das bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendete Byteformat erläutert werden, da dadurch das Verständnis des Steuergeräts erleichtert wird. Wie in Fig.6 gezeigt ist, besteht das Byteformat aus 8-Bit-Abschnitten. jeder Abschnitt besteht aus vier Datenbits und vier Taktbits; zwei Abschnitte sind zum Speichern eines Bytes von Daten erforderlich. Die Taktbits sind stets binäre Einsen. Daher treten aufeinanderfolgende binäre Nullen in einem normalen Datenfeld nie auf; jedoch werden zwei aufeinanderfolgende binäre Nullen als Kennzeichen verwendet, wie weiter unten noch beschrieben werden wird. Ein Abschnitt enthält nicht entweder nur die sm höchsten bewerteten Bits oder die am geringsten bewerteten Bits; stattdessen sind die ungeraden Datenbits D\, Ds, Os, und Di in einem Abschnitt und die geraden Datenbits D0, D2, D* und D6 in dem anderen Abschnitt enthalten. Durch Verteilung der Datenbits auf diese Weise ist das Einbeziehen der beiden Abschnitte in ein Standardbyte wesentlich einfacher. Wenn die Abschnitte in parallelen Registern sind, so ermöglicht eine Verschiebung um eine Stufe in einer Richtung ein Verschmelzen der beiden Abschnitte in einem einzigen Byte.
Im folgenden wird auf Fig.2 Bezug genommen, gemäß der die Hauptkomponenten des Steuergeräts 12
gemäß F i g. 1 aus einem Serien/Parallel-Schieberegister 40, einer Steuerlogik- und Zeitgabeeinrichtung 24 (nachfolgend Steuerschaltung genannt) und einer Auswahlschaltung 42 bestehen. Die Steuerschaltung 24 ist in bevorzugter Ausführungsform in F i g. 3 gezeigt. Die Auswahlscha'f.iingen 42, die als übliche digitale Verriegelungsschaltungen ausgebildet sind, speichern Daten zur Auswahl von Betriebsarten, Spuren auf der Platte und andere Steuersignale, wie weiter unten genau beschrieben werden wird. Ferner sind in F i g. 2 eine Motor-Zeitgabeschaltung 52 und ein Bootstrap-Speicher 45 gezeigt
Das über den Datenbus 13 und den Adressenbus 14 mit dem Rechner gekoppelte Steuergerät gemäß F i g. 2 nimmt vom Rechner an einem Eingangsanschluß eines NAND-Gatters ein Taktsignal auf. Ein Steuergerät-Auswahlsignal auf der Leitung 47 wird an das Register 40 und an die Auswahlschaltung 42 angelegt und zeigt an, daß das Steuergerät vom Rechner zur Betätigung ausgewählt worden ist. Andere bekannte Steuersignale und -leitungen, z. B. die den Betriebsspannungen zugeordneten Leitungen sind in F i g. 2 nicht gezeigt.
Das Steuergerät gemäß F i g. 2 ist über die Leitungen 25,26,27 und 28 (vgl. auch F i g. 1) mit dem Aufzeichnungsgerät gekoppelt Die Freigabesignale auf den Leitungen 19 und 20, die Datenleitungen 22 und 64 und die das Schreib-Sicherungsschaltsignal führende Leitung 17 sind in F i g. 2 ebenfalls gezeigt
Das Serien/Parallel-Schieberregister 40 ist ein gewöhnliches Digitalregister zur Aufnahme von parallelen
8-Bit-Wörtern von dem Bus 13 und zum seriellen Ausgeben dieser Daten auf die Leitung 63 während des Scbreibbetriebs. Während des Lesebetriebs werden die Daten seriell in das Register 40 eingeschoben und danach parallel auf den Bus 13 gegeben. Das Register 40 wird von auf Leitungen 70,71,72 und 73 an das Register angelegten Signalen gesteuert Diese Leitungen kommen von der Steuerschaltung 24. Während des Lesebetriebs werden, wie nachfolgend beschrieben werden wird, die in das Register eingeschobenen Daten von auf diesen Leitungen anstehenden Signalen gesteuert Während des Lesebetriebs wird das Register 40 automatisch gelöscht wenn seine /7-te Stufe (8. Stufe) eine binäre Eins enthält Bei dem Byteformat gemäß F i g. 6 ist das erste Bit jedes Abschnitts stets eine binäre Eins (Taktbit). In dem Aufzeichnungsbetrieb werden Daten in das Register 40 von links nach rechts geschoben. Das Register 40 kann auch Daten von rechts nach links verschieben; dies geschieht, wie nachfolgend genauer erläutert werden wird, um das Signal auf der Leitung 17 abzutasten.
so Während bei c!üm beschriebenen Ausführungsbeispiel ein 8-Bit-Register 40 verwendet wird, können auch ein 16-Bit-Register oder zwei in Reihe geschaltete 8-Bit-Register vorgesehen sein, um die Übertragung von 16-Bit-Wörterzu einem geeigneten Bus zu ermöglichen.
Der Bootstrap-Speicher 45, der mit dem Adressenbus 14 und dem Datenbus 13 gekoppelt ist kann ais Festwertspeicher, z. B. als PROM (programmierbarer Festwertspeicher) ausgebildet sein. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dieser Bootstrap-Speicher ein 256-Byte-Speicher, der die Anfangsbedingungen für die Operation des Systemprogramms einstellt Der Speicher kann zum Lesen der Operationssysteme von der Platte oder ähnlicher Funktion verwendet werden.
Die Steuerschaltung 24 kann feststellen, ob die Platte in Bewegung ist und sie liefert über die Leitung 53 ein die Plattenbewegung kennzeichnendes Signal. Dieses Signal verhindert über den Zeitgeber 52 und das NAND-Gatter 51, daß die Taktsignale zur Leitung 50 weitergegeben werden, wenn die Platte nicht auf Sollgeschwindigkeit gebracht ist Der Motorzeitgeber 52 steuert den Platten-Antriebsmotor des Aufzeichnungsgeräts mit Hilfe eines auf die Leitung 20 gegebenen Signals. Nachdem Daten geschrieben oder gelesen worden sind, verhindert der Zeitgeber 52 über eine vorgegebene Zeitdauer (z.B. 10 Sekunden) das Anhalten des Platten-Antriebsmotors. Zu beachten ist daß ohne diesen Zeitgeber eine beträchtliche Totzeit erforderlich wäre, bis die Platte auf Geschwindigkeit gebracht worden ist Die Signale auf den Leitungen 18 und 19, weiche in der Auswahlschaltung 42 gespeichert werden, dienen zur Freigabe des Aufzeichnungsgeräts einschließlich des zugehörigen Platten-Antriebsmotors.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht die Auswahlschaltung 42 aus acht Verriegelungsschal-
tungen, welche als Speicher- und Decodiereinrichtungen dienen. Vier Leitungen des Adressenbus 14 sind mit der Auswahlschaltung 42 gekoppelt. Drei dieser Leitungen dienen zur Auswahl von einer der acht Verriegeiungsschaltungen, und die restliche Leitung wird zur Versorgung der ausgewählten Verriegelung.sschaltung mit Daten (binäre Eins oder Null) verwendet. Auf diese Weise werden acht Datenbits in der Auswahlschaltung 42 gespeichert. Vier dieser Datenbits dienen zur Steuerung der vier Phasen des Spur-Auswahlmotors 33 (F i g. 1); diese Bits werden über die Leitungen 25 bis 28 an das Aufzeichnungsgerät angelegt. Zwei dieser Datenbits werden an Leitungen 18 und 19 zur Erzeugung von Freigabesignalen Für das Aufzeichnungsgerät angelegt. Die restlichen beidfcii Bits werden, wie weiter unten anhand von F i g. 3 genauer beschrieben werden wird, an Leitungen 60 und
61 angelegt, um eine Betriebsart des Steuergeräts auszuwählen.
In typischer Betriebsweise tastet der Rechner über das Steuergerät gemäß F i g. 2 die Position des Kopfes (die gegenwärtige Spur) über der Platte ab. Insbesondere wird die Spurzahl, welche vom Kopf gelesen wird, über das Register 40 dem Rechner mitgeteilt. Der Rechner ist so ausgebildet, daß er das ideale Geschwindigkeitsprofil zur Bewegung des Kopfes von der Istspur zu der ausgewählten Spur mit Hilfe eines relativ einfachen Algorithmus berechnen kann. Da alle vier Phasen des Schrittschaltmotors 33 über die Auswahlschaltung 42 gesteuert werden, können eine rasche positive und negative Beschleunigung und höhere Rotationsgeschwindigkeiten im Vergleich zur Schrittschaltung von Spur zu Spur erzielt werden.
Um ein wirksames Geschwindigkeitsprofil für einen Schrittschaltmotor zu erreichen, bedient man sich im Stande der Technik häufig einer relativ komplizierten Einrichtung. Mit Hilfe der Auswahlschaltung 42 und deren Anordnung und Kopplung mit dem Rechner Ober den Aclressenbus kann ein ideales Ueschwindigkeitsprofil rasch und wirksam ohne zusätzlichen baulichen Aufwand berechnet werden.
In F i g. 3 sind das Register 40 und der Datenbus 13 erneut gezeigt. Die Steuerschaltung 24 gemäß F i g. 2 weist einen Festwertspeicher 48 und eine Zeitgabeschaltung 43 auf. Der Festwertspeicher 48 kann irgendein Festwertspeicher sein, welcher in der Lage ist, Eingangssignale aufzunehmen und in Abhängigkeit von diesen vorgegebene Ausgangssignale zu entwickeln. Daher können gewöhnliche Logikgatter oder andere bekannte Logikanordnungen verwendet werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Festwertspeicher ein PROM verwendet. Die Zeitgabeschaltung weist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Verriegelungsschaltungen auf, welche vom Taktsignal über die Leitung 50 gesteuert werden.
Der Festwertspeicher 48 (PROM) weist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einen 256-Byte-Speicher auf, der bei jeder über die Leitungen 60 bis 67 aufgenommenen 8-Bit-Adresse ein 8-Bit-Ausgangssignal auf die Leitungen 70 bis 77 gibt Die von dem PROM gesteuerten besonderen Funktionen werden nachfolgend beschrieben. Das im PROM 48 gespeicherte spezielle Programm ist am Schluß der Beschreibung als Tabelle I angegeben.
Zwei der dem PROM 48 zugeführten Adressensignale kommen über die Leitungen 60 und 61 von der Auswahlschaltung 42 gemäß F i g. 2. Diese Signale wählen die vier möglichen Betriebsarten aus. Dies sind Lesen (00), Schreibsicherung/Schreibauslösung (01), Schreiben (10) und Schreibbereitschaft (11). Ein über die Leitung
62 dem PROM 48 zugeführtes anderes Eingangssignal ist das vom Aufzeichnungskopf abgetastete Signal, das Ober die Leitung 22 dem Steuergerät zugeführt wird. Ein herkömmlicher Ränddetektor 77 dient zur Bestimmung des Signalrandes bzw. der Signalkante und zur Entwicklung eines Binärsignals auf der Leitung 62. Das Eingangssignal auf der Leitung 63 ist das serielle Ausgangssignal vom Register 40. Die restlichen vier Adressensignale zum PROM 48, die über die Leitungen 64,65.66 und 67 zugeführt werden, sind Ausgangssignale der Zeitgabe- 4η schaltung 43.
Aus F i g. 3 ist zu erkenen, daß vier der acht Bits des Ausgangssignals vom PROM 48 Adressensignale für den PROM hervorrufen. Die Signale auf den Leitungen 74 bis TJ bilden Adressensignale für die Leitungen 64 bis 67. Eine dieser Leitungen, die Leitung 64, liefert auch das Aufzeichnungssignal zum Aufzeichnen von Daten auf die Platte.
Es sei angenommen, daß sich das Steuergerät im Lesebetrieb befindet, der von dem über die Leitungen 60. und 61 am PROM 48 anstehenden 00-Signal bestimmt wird. Die Zeitgabeschaltung 43 arbeitet mit der doppelten Zyklusgeschwindigkeit des Mikroprozessors, die einer achtfach höheren Geschwindigkeit als die Bitzellen-Plattengeschwindigkeit entspricht Daher gibt die Zeitgabeschaltung kontinuierlich Adressensignale an den PROM. Zunächst ist das Register 40 leer (alle Zellen sind im Zustand 0). Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird bei einem Übergang auf der Leitung 62 in elf oder wenige.· Verriegelungsschaltungszyklen eine binäre Eins festgestellt, und der PROM liefert ein Ausgangssignal auf die Leitungen 70, 71, 72 und 73, das nach dem Decodieren durch den Decodierer 40a eine binäre Eins in die erste Stufe des Registers 40 einschiebt Nach zwölf solchen Zyklen ohne einen Übergang wird eine Null in das Register 40 geschoben. (Wie weiter unten noch beschrieben werden wird, wird eine Null als erstes Bit übersprungen.) Dieser Vorgang läuft so lange weiter, bis das Register voll ist Eine Zählung findet durch wiederholtes Adressieren des PROM beim Durchlauf der Signale durch die Zeitgabeschaltung 43 statt
Der Rechner tastet ein volles Register durch Abrufen des Datenbus und Feststellung einer binären Eins in der n-ten-Stufe des Registers ab. Wie erwähnt, ist das erste Bit in jedem Abschnitt stets eine binäre Eins. Wenn das Register voll ist, führt der Rechner die Daten über den Datenbus 13 ab, und das Register 40 wird gelöscht In der Zwischenzeit wartet der PROM 48 auf eine binäre Eins und das folgende Bit Sodann schreibt er diese binäre Eins und das nächste Binärbit in das Register 40. Die Zeitverzögerung für die Verschiebung in das Register ist notwendig, um dem Rechner genügend Zeit zur Verfügung m stellen, um den Inhalt des Registers 40 abzuziehen. Wenn das Register voll ist und der PROM als erstes Bit eine Null abtastet, wird diese übersprungen, wenn auch ein Einschieben einer Null in das leere Register den Betrieb des Geräts nicht beeinträchtigen würde. Auf diese Weise wird Abschnitt für Abschnitt von der Platte gelesen, seriell in das Register 40 eingeschoben und danach parallel auf den Datenbus 13 ausgeschoben. Der PROM 48 bildet die Logik und gewährleistet die Verschiebung der richtigen Binärbits in das Register 40 in Abhängigkeit von dem auf der Leitung 22 anstehenden Signal, das
auf der Leitung 62 an dem PROM angelegt wird.
En dem Aufzeichnungs-(Schreib-)Betrieb wird das Betriebsauswahlsignal (10) über die Leitungen 60 und 61 an den PROM 48 angelegt. (Zuvor wurde jeder Abschnitt aus dem Rechner während des Schreibbereitstellungsbetriebs (U) parallel in das Register 40 eingeschoben.) Alle acht Taktzyklen bewirken die auf den Leitungen 70 bis 73 anstehende Signale, daß das Register 40 seinen Inhalt um eine Stufe nach rechts verschiebt Bei jeder dieser Verschiebungen wird das nächste Bit im Register zur Leitung 63 übertragen. Das Signal auf der Leitung 63 bestimmt das A .sgangssignal des PROM und insbesondere das Signal auf der Leitung 74, welches nach Durchlauf der Zeitgabeschaltung 43 über die Leitung 64 an das Aufzeichnungsgerät angelegt wird. Jedes der acht Bits wird auf diese Weise aus dem Register 40 ausgeschoben und dem Aufzeichnungsgerät zugeführt.
ίο Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ändern sich die Betriebsauswahlsignale auf (11) beim Laden des Registers 40 von dem Datenbus 13. Dies ist jedoch nicht notwendig, sondern der Rechner kann mit dem Register 40 zum Laden der Daten direkt in Verbindung treten.
Während des Schreibsicherungs-/Schreibauslöse-Betriebs wird das Signal auf der Leitung 17 vom Register 40 nach links geschoben und vom Rechner abgetastet. Auf diese Weise kann der Rechner feststellen, daß die spezielle Platte auf dem Aufzeichnungsgerät nicht beschrieben werden soll, und er kann eine geeignete Anzeige für die Bedienungsperson zur Verfügung stellen. Andere Daten oder Signale können ggf. auf der Leitung 17 übertragen werden.
Wie ob?n erwähnt, wird hm Hern hesrhrifihenen Ai.isführiingsheisniel eine Weich-Sektor-Platte (Floppy Disc) venvendet Wenn das Aufzeichnungsgerät zuerst angesteuert wird, werden Signale von der Platte über die Leitungen 22 und 62 zum PROM 48 gegeben (Lesebetrieb). Diese Signale werden in das Register 40 eingeschoben. Ein Problem bei den Weich-Sektor-Platten besteht darin, daß nicht direkt festgestellt werden kann, an welcher Stelle eines Abschnitts das Lesen zuerst aufgetreten ist. Es muß also eine Möglichkeit geschaffen werden, das Verschieben der Daten in das Register 40 mit den auf der Platte aufgezeichneten Abschnitten auszurichten oder zu synchronisieren.
Im folgenden wird auf F i g. 4 Bezug genommen. Ein selbstsynchronisierendes Feld von codierten Wörtern dient zur Herstellung der Synchronisation. Jedes Wort besteht aus acht binären Einsen, gefolgt von einer binären Null. Dieses Selbst-Synchronisationsfeld besteht in allgemeiner Form aus η-binären Einsen, wobei η der Zahl von Stufen im Register entspricht, gefolgt von wenigstens einer binären Null. Wie zu sehen ist, wird das Register 40 mit Hilfe dieser η + 1 Codes bei allen π Bits zurückgesetzt, bis das erste Bit eine binäre Null ist. Danach wird das Register jeweils nach η + 1 Bits zurückgesetzt
Es sei unter Bezugnahme auf F i g. 4 angenommen, daß die Platte das oben beschriebene Synchronisationsfeld enthält Es sei ferner angenommen, daß der Lesezyklus an der durch den Startpfeil bezeichneten Stelle beginnt. Diese erste binäre Eins wird in das Register 40 gemäß Fig.3 eingeschoben. Acht Bits später tritt die erste Rücksetzung auf, und das Register wird automatisch gelöscht, da in der η-ten Stufe eine binäre Eins ist. Acht Bits danach tritt die zweite Rücksetzung auf. Die dritte Rücksetzung tritt wiederum acht Bits später entsprechend der Darstellung in F i g. 4 auf und schließlich wird das vierte Mal rückgesetzt. (Bei der vierten Rücksetzung erscheint eine binäre Null in der ersten Stufe des Registers.) Vom nächsten Bit ab löscht das Register alle /7+1 Bits, so daß das Register vollständig gelöscht ist, wenn das Adressenkennzeichen (,AMi) das Register erreicht. Wenn das Lesen vor dem Synchronisationsfeld beginnt, wird in ähnlicher Weise die Synchronisation vor dem
Ende des Feldes erreicht
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jede Spur in elf Sektoren unterteilt; ein derartiger Sektor ist in F i g. 5 gezeigt Jeder Sektor umfaßt Lücken, wie die Lücke 79, um Änderungen der Plattengeschwindigkeit zu kompensieren, da die Platte nicht immer mit genau der gleichen Umlaufgeschwindigkeit angetrieben wird.
Nach der Lücke 79 erscheint ein Synchronisationsfeld 80, das dem in Fig.4 gezeigten Feld entspricht.
Während theoretisch nur acht Codes von n-binären Einsen und einer binären Null zur Synchronisation des Registers erforderlich sind, werden acht solcher Codes innerhalb des Synchronisationsfeldes 80 verwendet um die Synchronisation zu gewährleisten.
Hinter dem Synchronisationsfeld erscheint das mit AM\ bezeichnete Adressenkennzeichen auf der Spur. Dieses Adressenkennzeichen zeigt an, daß eine Adresse folgt Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
so werden zwei mit AM\ und AM1 bezeichnete aufeinanderfolgende Adressenkennzeichen verwendet Die Adressenkennzeichen sind spezifisch und werden sofort vom Rechner erkannt Wie oben für das normale Datenfeld und für andere Information auf der Platte erwähnt, ist jedes andere Bit ein Taktbit (binäre Eins). Daher treten zwei binäre Nullen nicht in Aufeinanderfolge auf. jedoch enthält jedes Adressenkennzeichen sowohl ein fehlendes Taktbit als auch ein Datenbit Wenn das Lesen in der Mitte eines Datenabschnitts auftritt, kann nur ein Datenbit oder ein Taktbit fehlen, jedoch nicht beide. Daher kann der Rechner keine Daten oder eine andere Information mit einem Adressenkennzeichen verwechseln.
Sobald der Rechner die Adressenkennzeichen abgetastet hat, steht ihm die information zur Verfügung, daß die Adresseninformation folgt Drei Wörter, bestehend aus einer Datenträgernummer, einer Spurnummer und einer Sektornummer (dargestellt als Wörter 81,82 bzw. 83) werden von den Platten zur Schaffung einer Adresse gelesen. Nach der Sektornummer wird eine Fehlerprüfung an den Datenträger-, Spur- und Sektornummern durchgeführt Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden diese drei Nummern einer exklusiven ODER-Funktion unterworfen und mit dem Fehlerprüfwort 84 geprüft Ein drittes Adressenkennzeichen AM3 dient bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel zum Schließen des Adressenfeldes.
Danach beginnt das Datenfeld, und zwar mit einer Lücke B5. Nach der Lücke 85 ist eine erneute Synchronisa-
tion erforderlich, und daher wird ein Synchrocisalionsfcld wie das Feld 80 wiederholt. Zwei Datenkennzeichen 86 und 87 werden zum Einführen der gespeicherten Daten 88 verwendet Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden 256 8-Bit-Wörter (256 Abschnitte) in den Daten 88 gespeichert Danach wird eine Fehlerprüfung ausgeführt
Unabhängig davon, wo das Lesen innerhalb des Adressenfeldes oder des Datenfeldes gemäß F i g. 5 beginnt, wird die Synchronisation hergestellt, bevor der Rechner Daten aufnimmt. Der Rechner weist alle Daten (einschließlich Adressen) zurück, wenn ihnen kein erkanntes Kennzeichen vorausgeht. Um ein Kennzeichen zu erkennen, muß dieses mit den Stufen des Registers 40 geeignet ausgerichtet sein.
Wenn beispielsweise das Lesen in der Mitte wer Datenträgernummer beginnt, so werden die dieser Nummer entsprechenden Daten, die Spurnummer, die Sektornummer und die Fehlerprüfung seriell durch das Register geschoben. Das Kennzeichen AMi wird noch nicht festgestellt, da Synchronisation noch nicht erreicht ist Nach der Lücke 85 ist ein Synchronisationsfeld erreicht und Synchronisation tritt auf. Danach werden die Datenfeldkennzeichen DMi und DAf2 erkannt. Da ihnen jedoch kein geeignetes Adressenkennzeichen vorausgegangen ist, werden die nachfolgenden Daten außer Betracht gelassen. Nach einer Lücke (entsprechend dem Synchronisationsfeld 80) erreicht und die Synchronisation tritt auf. Die Kennzeichen AM\ und AMi werden erkannt, wodurch eine Identifizierung des Datenträgers, der Spur und des Sektors möglich ist. Danach werden die auf diesem Datenträger, in der Spur und in dem Sektoi gespeicherten Daten gelesen, falls erforderlich.
Vorstehend wurde ein Steuergerät als Schnittstelle zwischen einem Digitalrechner und einem Aufzeichnungsgerät bzw. Speicher beschrieben. Das Steuergerät kann mii extrem geringem baulichen Aufwand hergestellt werden. Die Synchronisation mit einer Weich-Sektor-Platte wird ohne zusätzlichen baulichen Aufwand dadurch erreicht, daß ein vorgegebenes Selbst-Synchronisationsfeld von der Platte gelesen wird.
Tabeiie i
C700- DA OD 18 38 OA OA OA OA
C708- 18 39 18 39 18 3B 18 3B
C710- 18 38 08 38 OA OA OA OA
C718- 18 39 18 39 18 3B 18 3B
C720- OD OD 28 48 OA OA OA OA
C728- 28 48 28 48 28 48 28 48
C730- 28 48 28 48 OA OA OA OA
C738- 28 48 28 48 28 48 28 48
C740- OD OD 58 C8 OA OA OA OA
C748- 58 78 58 78 58 78 58 78
C750- 58 78 58 78 OA OA OA OA
C758- 58 78 58 78 58 78 58 78
C760- OD OD C8 C8 OA OA OA OA
C768- 68 08 68 88 68 08 68 88
C770- 68 88 68 88 OA OA OA OA
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C780- OD CD CS CS AA
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C788- 98 B9 98 B9 98 BB 98 BB
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C7E0- ID DD E8 EO OA OA OA OA
C7E8- E8 88 E8 08 E8 88 E8 08
C7F0- ID 6D E8 EO OA OA OA OA
C7F8- ES 88 E8 08 E8 88 E8 08
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schnittstelleneinrichtung zum Einsatz zwischen einem Digitalrechner und einem Speichergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Synchronisieren bitseriell einlaufender Daten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8. Es gibt bereits zahlreiche Steuergeräte als Schnittstelle zwischen Digitalrechnern und Magnetplattenspeichern, z. B. den üblicherweise verwendeten Floppy-Plattenspeichern. Dabei weisen die Platten mehrere endlose, konzentrische Spuren zum Speicher digitaler Daten auf. Das Steuergerät nimmt in typischer Anordnung Daten in paralleler Form aus dem Rechner auf und stellt die Daten dem Speicher in serieller Form zur Verfügung. Die seriellen Daten aus dem Speicher werden für den Computer wieder in parallele Form umgesetzt. Steuergeräte erfüllen auch andere Funktionen, z. B. die Spurwahl und die Synchronisation. Im Handel verfügbare Steuergeräte, insbesondere solche für Floppy-Plattenspeicher, sind in der Regel kompliziert und kostspielig. Aufgrund ihrer hohen Kosten eignen sie sich bisher nicht für die verbrauchernahe Benutzung, z. B. für den Hobby- und Hausgebrauch oder für die Verwendung in kleinen betrieblichen Anlagen. Häufig liefern Platten-Steuergeräte Spur-Auswahlsignale an das Aufzeichnungsgerät bzw. den Speicher. μ Diese Signale steuern einen Schrittschaltmotor, der den Lese-Schreib-Kopf zu der gewünschten Spur bewegt. Wenn der Motor von Spur zu Spur fortgeschaltet wird, geht viel Zeit bei der Anwahl einer nicht-benachbarten Spur verloren. Nach dem Stand der Technik wurden komplizierte Einrichtungen dazu verwendet, den Schrittschaltmotor auf und von höheren Geschwindigkeiten positiv und negativ zu beschleunigen, wenn voneinander Patentansprüche:
1. Schnittstelleneinrichtung zum Einsatz zwischen einem Digitalrechner und einem Speichergerät, insbesondere einem Magnetplattenspeichergerät, mit einem über mehrere parallele Eingabe/Ausgabeleitungen mit dem Rechner und über eine serielle Eingabe/Ausgabeleilung mit dem Speichergerät verbundenen Serien/Parallel-Schieberegister, mit einer die Datenübertragung zu und aus dem Serien/Parallel-Schieberegister steuernden Steuerschaltung, mit einer die Daten im Speichergerät adressierenden, zwischen Sechner und Speichergerät geschalteten Auswahlschaltung und mit einem ein Taktsignal liefernden Taktgeber, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (24) zum einen einen eine Adressierschaltung aufweisenden Festwertspeicher (48) aufweist, der in Abhängigkeit von über mehrere Adresseneingabeleitungen (60... 67) eingegebenen Eingangssignalen vorgegebene Ausgangssignale auf mehreren Daten-Ausgabeleitungen (70... 77) erzeugt und zum anderen eine Zeitgabeschaltung (43) mit mehreren Eingangsleitungen (74... 77) und mehreren Ausgangsleitungen (64 —67) aufweist, in der ein Strom von Digitalsignalen in Abhängigkeit von dem Taktsignal zwischen den Eingangs- und Ausgangsleitungen steuerbar ist, daß ein erster Teil (70... 73) der Daten-Ausgabeleitungen des Festwertspeichers (48) mit einer den Datenfluß zu und aus dem Serien/Parallel-Schieberegister (40) steuernden Register-Steuerschaltung (40a) und ein zweiter Teil (74... 77) der Daten-Ausgabeleitungen des Festwertspeichers (48) mit den Eingangsleitungen der Zeitgabeschaltung (43) verbunden sind, daß die Ausgangsleitungen der Zeitgabeschaltung (43) ein erster Teil (64... 67) der AdiesseneLngabeleitungen des Festwertspeichers (48) sind und einen Teil einer Adresse für den I
Festwertspeicher liefern, wobei ein Zweiter Teil (74... 77) der Ausgangssigr.sle des Festwertspeichers (48) g
über die Zeitgabeschaltung (43) in Abhängigkeit von dem Taktsignal als nächste Adressensignale an den Festwertspeicher (48) anlegbar ist, und daß der Festwertspeicher (48) mittels eines zweiten Teils (60, 61) seiner Adresseneingabeleitungen (60... 67) über die Auswahlschaltung (42) mit dem Rechner (15) gekoppelt ist
2. Schnittstelleneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Auswahlschaltung
(42) an den Festwertspeicher (48) über den zweiten Teil der Adresseneingat^Ieitungen (60,61) angelegten Eingangssignale der Auswahl eines Lese- oder Aufzeichnungsbetriebs dienen.
3. SchnittsteHeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlschaltung (42) digitale Verriegelungsschaltungen enthält
4. SchnitU'.eileneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die digitalen Verriegelungsschaltungen der Auswahlschaltung (42) mit dem Adressenbus (14) des Rechners (15) gekoppelt sind.
5. Schnittstelleneinnchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Datenausgabeleitung (74) des Festwenspeichers (48) zur Übermittlung zu schreibender Daten mit dem Speichergerät (16) über die serielle Ausgabeleitung (64) der Zeitgabeschaltung (43) gekoppelt ist
6. Schnittstelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Serien/Parallel-Schieberegister (40) serielle Digitalsignale auf einer (63) der Adresseneingabeleitungen an den Festwertspeicher (48) während des Schreibbetriebs liefert
7. Schnittstelleneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet de? die Zeitgabeschaltung (43) als digitale Verriegelungsschaltung ausgebildet ist, der das Zeitgabesignal (CLK) vom Rechner
(15) zuführbar ist
8. Verfahren zum Synchronisieren der seriell in ein n-Bit-Serien/Parallel-Schieberegister der Schnittstelleneinnchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 eingelesenen n-Bit-Digitalwörter, wobei wenigstens das erste Bit der Digitalwörter jeweils in einem ersten Binärzustand ist und das Serien/Parallel-Schieberegister rückgesetzt wird, wenn seine n-te Stufe ein Bit des ersten Binärzustandes enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchronisationsfeld mit mehreren Code-Zeichen, die jeweils η-Bits des ersten Binärzustandes und wenigstens ein Bit des anderen Binärzustandes enthalten, seriell in das Serien/Parallel-Schieberegister eingegeben wird.
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