DE29807745U1 - Datenhaltungssystem für persistente Daten - Google Patents

Description

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Beschreibung

Datenhaltungssystem für persistente Daten

Die Erfindung betrifft ein Datenhaltungssystem für persistente Daten.

Embedded (gekapselte) Systeme zur Steuerung von elektronischen Geräten müssen eine hohe Zuverlässigkeit aufweisen. Ihre Antwortzeiten auf von außen zugeführte Anweisungen müssen in der Regel sehr kurz sein. Sie unterliegen meist auch strengen Hardwarebeschränkungen. Um die Datenintegrität zu gewährleisten, müssen die Daten stromausfallsicher (persistent) gespeichert werden. Es ist daher erforderlich, entsprechende Datenhaltungssysteme mit permanenten Speichern einzusetzen.

Die Verwendung von Festplattenspeichern ist aus Zuverlässigkeitsgründen wegen ihrer relativ kurzen Lebensdauer und der .Empfindlichkeit gegenüber Temperaturschwankungen problematisch.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Datenhaltungssystem anzugeben, das die vorstehenden Anforderungen erfüllt und darüber hinaus zuverlässiger und auch kostengünstiger zu realisieren ist.

Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene Datenhaltungssystem gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt im Zusammenwirken eines schnellen Zwischenspeichers mit einem nur langsam zu beschreibenden permanenten Speicher. Hierdurch können Anweisungen sehr rasch in den Zwischenspeicher übernommen werden

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und hierdurch die Antwortzeiten kurz gehalten werden, während unabhängig von diesem Prozeß das Einschreiben von Daten vom Zwischenspeicher in den permanenten Speicher erfolgt.

Vorteilhaft ist die Verwendung von Flash-EPROMS (FEPROM Flash Eraseable Programmable Memory) als persistenten Speicher, die mit geringem Schaltungsaufwand beschrieben werden können. Die Verwendung von zwei FEPROM-Bausteinen oder zwei Speicherbereichen eines FEPROMS-Speichers , in die abwechselnd sämtliche notwendige Daten eingeschrieben werden, bietet entscheidende Vorteile für einen Neustart des Systems. Bei einem Fehler während des Schreibvorganges - im krassesten Fall durch Stromausfall - steht der bisher gültige komplette Datensatz im anderen Speicherbereich zur Verfügung.

Zur Verringerung der zu speichernden Datenmenge werden nur die für die Konfiguration notwendigen Daten persistent ge- ·■ speichert.

0 Das Datenhaltungssystem ist besonders für die Konfiguration von elektronischen Geräten, beispielsweise Datenterminals geeignet.

Im Störungsfall oder bei einem gewollten Wiederanlauf (Restart) werden aus den persistent gespeicherten Daten mit Hilfe von ebenfalls persistent gespeicherten Programmen alle notwendigen Daten der Applikation zur Festlegung der Terminalkonfiguration rekonstruiert - oder bei sehr einfachen Datenhaltungssystemen direkt übernommen. 30

Vorteilhaft ist auch die Möglichkeit, eine oder mehrere Konfigurationen auf der Datenseite vorzubereiten und diese erst zu einen späteren Zeitpunkt durchzuführen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand von Figuren näher erläutert.

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Es zeigen:

Figur 1 ein elektronisches Terminal mit dem erfindungsgemäßen Datenhaltungssystem, Figur 2 ein Prinzipschaltbild des Datenhaltungssystem,

Figur 3 ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung des Systemneustarts und

Figur 4 ein Hardwarezustandsdiagramm.

In Figur 1 ist als Beispiel für den Einsatz des erfindungsgemäßen Datenhaltungssystem ein elektronischen Terminals T als Blockschaltbild dargestellt. Bei diesem Terminal handelt es sich um einen synchronen Multiplexer, der über eine erste Datenverbindung Ll und eine zweite Datenverbindung L2 mit anderen Terminals bidirektional Daten austauscht. Über Anschlußbaugruppen (Terminal-Cards) TCl und TC2 werden diese Daten über ein Koppelfeld CC geführt, das einzelne bidirektionale Datenkanäle DKl bis DKn aus den externen Datenströmen abzweigt und hinzufügt. Außerdem können die Datenkanäle im Koppelfeld neu geordnet werden, bevor sie vom Terminal weitergesendet werden.

Die Konfiguration (Arbeitsweise) des Koppelfeldes bestimmt beispielsweise, welche Kanäle abgezweigt werden. Dessen Konfiguration und die Funktion der Anschlußbaugruppen werden von einer Systemsteuerung SCU bestimmt, die ihre Anweisungen über eine Datenverbindung DV von einer Zentralsteuerung ZCU erhält. Deren Anweisungen (Befehle) werden von der Systemsteuerung umgesetzt und in konvertierter Form als Steuerinformation SI an die Baugruppen des Terminals weitergegeben, wo die (hardwaremäßige) Konfiguration erfolgt.

Von den Baugruppen des Terminals werden Alarm- und Zustandsmeldungen MI an die Systemsteuerung weitergegeben, die diese umsetzt und zur Zentralsteuerung weiterleitet oder ggf. beispielsweise selbst Ersatzschaltungen vornimmt.

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Damit bei einem Stromausfall die vorher eingestellte Konfiguration wieder hergestellt werden kann, müssen alle für die Konfiguration notwendigen Daten, hier als Konfigurationsdaten bezeichnet, in einem persistenten Datenhaltungssystem PDB abgespeichert werden.

In Figur 2 ist das persistente Datenhaltungssystem PDB als Prinzipschaltbild dargestellt. Alle Konfigurationsdaten sind in einem ersten Speicher STl, einem Schreib-Lese-Speicher (Random Access Memory) RAM, gespeichert; beispielsweise in Form eines sogenannten Objektmodells. Ein solches Objektmodell beinhaltet sowohl funktionelle als auch hier zur Konfiguration des Terminals dienende persistente Daten (Konfigurationsdaten), die als MIB - Management Information Base - bezeichnet werden.

Bei einer Neukonfiguration, in Figur 2 durch eine Befehlssequenz NKON ausgelöst, werden zunächst die Konfigurationsdaten im ersten Speicher STl geändert und in die Steuerinformation SI umgesetzt an die betroffenen Baugruppen gesendet, wo die hardwaremäßige Konfiguration erfolgt.

Das Einschreiben der Daten in den persistenten Speicher erfolgt in mehreren Abschnitten in einem Hintergrundprozeß, dem Speicherprozeß SPR, dessen Wirkungsbereich in Figur 2 angegeben ist.

Das Datenhaltungssystem sorgt dafür, daß die im ersten Speicher STl als Objektmodell gespeicherten Konfigurationsdaten gegebenenfalls inklusive Rekonstruktionsdaten als Stream (Datensequenz) unter Verzicht auf vorgegebene feste Speicherbereiche platzsparend in einen Zwischenspeicher ZST eingespeichert werden. Danach kann die durchgeführte Transaktion, beispielsweise eine Neukonfiguration des Terminals, bestätigt werden und eine weitere Transaktion durchgeführt werden.

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Der Zwischenspeicher wird aus mindestens zwei funktionell in Serie geschalteten Schreib-Lese-Speichern RAMl und RAM2 bzw. zwei Speicherbereichen eines RAM-Speichers gebildet, die im folgenden auch als. Speicher bezeichnet werden. In den zweiten Schreib-Lese-Speicher werden die in den ersten Schreib-Lese-Speicher eingespeicherten Daten - gesteuert von einer Speicherverwaltung - übernommen, so daß der erste Schreib-Lese-Speicher RAMl für die Neueinspeicherung von Daten einer weiteren Konfigurationen zur Verfügung steht. Die im zweiten Schreib-Lese-Speicher RAM2 gespeicherten Daten können nun in einen persistenten Speicher PST eingeschrieben werden.

Als persistenter Speicher sind zwei Flash-EPROMS: FEPROMl und FEPROM2 bzw. zwei Speicherbereiche eines größeren Speichers vorgesehen. Bei kleineren Datenmengen ist es auch denkbar, unterschiedliche Speicherbereiche eines FEPRÖM-Bausteins zu verwenden.

Das Abspeichern jeweils aller persistenten Daten - MIB - erfolgt alternierend im ersten und zweiten FEPROM bzw. Speicherbereich. Eine Umschalteinrichtung SW symbolisiert diesen Vorgang.' Dieser kann durch geeignete Adressierung der Speicherbausteine (enable) realisiert werden. Bei größeren Datenmengen ist es sinnvoll, nur geänderte Daten in die betroffenen Segmente (z.B. 64kBytes) des persistenten Speicher zu kopieren. Eine Schreibsteuerung SST, die als Teilprogramm der Speichersteuerung realisiert sein kann, sorgt für das bausteinkonforme Einschreiben.

Zwar erfordert das Einschreiben von Daten in die FEPROM einen relativ großen Zeitaufwand, der jedoch durch die Zwischenspeicherung unkritisch ist, da durch das Kopieren der persistenten Daten MIB in den Zwischenspeicher die unterschiedlichen Prozesse zeitlich entkoppelt sind.

Je mehr „Speicherstufen" der Zwischenspeicher aufweist, desto mehr kurz aufeinanderfolgende Konfigurationen können zwi-

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schengespeichert werden und daher bei einem gewollten Neustarten des Systems rekonstruiert werden.

Wenn es während des Einschreibens zu einem Stromausfall kommt, gehen zwar die noch nicht in den Festspeicher PST eingeschriebenen Daten MIB verloren - der bisher die Konfiguration bestimmende Datensatz, die vorhergehende persistent gespeicherte MIB, ist jedoch immer in dem anderen FEPROM vorhanden, so daß eine gültige Konfiguration rekonstruiert werden kann.

Anhand von Figur 3 soll ein Neustart nach einem Stromausfall näher erläutert werden. Der Neustart erfolgt mit Hilfe eines Startprogrammes STP, das in einem persistenten Programmspeieher PRST gespeichert ist. Durch das Startprogramm wird zunächst eine ebenfalls persistent gespeichert Applikationssoftware inklusive der Datenbanksoftware in den ersten Speicher STl geladen(l), (2). Anschließend wird und ein vollständiger Satz persistenter Daten MIB wird aus einem der FEPROMS in den RAMl geladen(3) , (4) , um schnellere Zugriffsmöglichkeiten zu haben. Danach erfolgt auf Anforderung (5) programmgesteuert die automatische Rekonstruktion (6) der Konfigurationsdaten in der Applikation durch das Datenhaltungssystem, so daß ein ablauffähiges Programm wiederhergestellt wird.

In den Figuren 2 und 3 sind keine Recheneinheiten dargestellt. Ihre Funktionen sind durch den nur den persistenten Speicher betreffenden Speicherprozeß SPR und die den ersten Speicher umfassenden Applikationsprozesse APR symbolisiert.

Bei einem von der Zentralsteuerung oder Systemsteuerung softwaremäßig ausgelösten neuen Systemhochlauf löscht das Betriebssystem den Inhalt des ersten Speichers STl. Der Inhalt des Zwischenspeichers bleibt jedoch erhalten, so daß gleich mit der Rekonstruktion aus dem Zwischenspeicher begonnen werden kann.

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In sehr einfachen Datenbanken können die Daten des ersten Speichers STl auch direkt in den Zwischenspeicher ZST und den persistenten Speicher PST übernommen werden. Bei unkritischen Zeitbedingungen kann der Zwischenspeicher auch aus nur einem Schreib-Lese-Speicher bestehen.

In Figur 4 sind die Hardwarezustände einer Baugruppe dargestellt. Oberhalb des waagerechten Striches stimmt der datenmäßig vorgegebene Konfigurationsstand (S) mit dem aktuellen (hardwaremäßig) realisierten Konfigurationsstand (H) überein. So kann bei einer Neukonfiguration (1) der Konfigurationsstand A direkt in den Konfigurationsstand B überführt werden. Der Konfigurationsstand B kann jedoch auch in einem Schritt (2) in den inaktiven Konfigurationsstand übernommen werden.

Hier kann der datenmäßige Zustand - mit B bzw. SB bezeichnet - in einem weiten Schritt von B in C und weiter (6) in D geändert werden, wodurch jedoch noch keine Änderung der tatsächlichen (hardwaremäßigen) Konfiguration erfolgt - mit HA, HB, HC bezeichnet. Der Anwender kann im inaktiven Zustand von 0 SC/HB aus entweder in den früheren Konfigurationszustand B (Rückfallkonfiguration) durch Schritt (4) gelangen, oder den neuen Konfigurationszustand C in einem Schritt (5) erreichen.

Entsprechendes gilt für den datenmäßigen Zustand SD, von dem aus wieder (7) die Rückfallkonfiguration B oder in einem Schritt (8) der entsprechende Hardwarezustand HD erreicht werden kann. Die Rückfallkonfiguration wird im inaktiven Konfigurationszustand im Schreib-Lese-Speicher RAM2 gespeichert.

Claims (10)

GR 98 P 8037 " ** " * " " • · Schutzansprüche

1. Datenhaltungssystem für persistente Daten

mit einem Zwischenspeicher (ZST; RAMl, RAM2), in den sämtliehe persistent zu speichernde Daten (MIB) eingeschrieben werden, und

mit einem an den Zwischenspeicher (ZST; RAMl, RAM2) angeschalteten persistenten Speicher (PST; FEPROMl, FEPROM2), der zwei Speichereinheiten oder Speicherbereiche (FEPROMl und FEPROM2) aufweist, in denen jeweils die gesamten persistenten Daten (MIB) aus dem Zwischenspeichers (ZST; RAMl, RAM2) gespeichert werden.

2. Datenhaltungssystem nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltvorrichtung (SW) vorgesehen ist, durch die gesamten im Zwischenspeicher (RAMl, RAM2) gespeicherten persistenten Daten (MIB) abwechselnd jeweils in eine der Speichereinheiten oder Speicherbereiche (FEPROMl oder FEPR0M2) des persistenten Speichers (PST) eingeschrieben werden.

3. Datenhaltungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (ST) vorgesehen ist, die zum Einspeichern von geänderten Datenfolgen abwechselnd in betroffene Speichersegmente des persistenten Speichers (PST) eingeschrieben werden.

4. Datenhaltungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüehe,

dadurch gekennzeichnet, daß ein ersten Speicher (STl) vorgesehen ist, der ein Ablauf-' programm und die zugehörigen persistenten Daten beinhaltet.

5. Datenhaltungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Daten (MIB) im Zwischenspeicher (ZST; RAMl, RAM2) und im persistenten Speicher (PST) platzsparend als Datensequenz gespeichert sind.

6. Datenhaltungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer permanenter Speicher (PRST, PST) für ein Startprogramm und Applikationssoftware einschließlich Datenbanksoftware vorgesehen ist, mit deren Hilfe aus den im permanenten Speicher (PST; EPROMl, EPROM2) gespeicherten persistenten Daten (MIB) automatisch die in den ersten Speicher (STl) einzuschreibenden Konfigurationsdaten rekonstruiert werden.

7. Datenhaltungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß es zur persistenten Konfiguration von Funktionen und/oder Eigenschaften eines Terminals (T) und insbesondere von dessen Anschlußbaugruppen (TCl, TC2, ...) vorgesehen ist.

8. Datenhaltungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß als Zwischenspeicher (ZST) mindestens zwei funktionell in Serie geschaltete Schreib-Lese-Speicher (RAMl, RAM2) vorgesehen sind, wobei die im ersten Schreib-Lese-Speicher (RAMl) gespeicherten persistenten Daten (MIB) in den zweiten übernommen werden, so daß der erste Schreib-Lese-Speicher (RAMl) zur Neueinspeicherung zur Verfügung steht, während die persistenten Daten (MIB) aus dem zweiten oder einem weiteren Schreib-Lese-Speicher (RAM2) in den permanenten Speicher (PST) eingeschrieben werden.

9. Datenhaltungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß als permanenter Speicher beschreibbare Flash Eraseable Progammable Read Only Memory-Bausteine vorgesehen sind.

10. Datenhaitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (ZST) zum Speichern von Daten für mehrere Konfigurationen des Terminals vorgesehen ist. 10