分布式处理网络系统中的日历时钟的同步化的方法和装置制造方法及图纸

分布式处理系统的计数器旋转环网络上每一站中的操作系统时钟通过在计时器站所传输的时钟信息收到的瞬间在每一站的网络接口中的自由振荡计数器中锁存的计数来同步化。这时该计时器站从其操作系统日历时钟及其自由振荡计数器来计算其收到时钟信息的时间，并将此计时器收到的时间传播到其他站。每一其余的站从其操作系统日历时间及其自由振荡计数器中的计数来计算其自己收到的时间，并应用其收到的时间与计时器收到的时间之间的差来校正其操作系统日历时钟。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在分布式处理网络系统的每个站中保有的日历时钟同步化，特别是涉及其中存在可能有动态变化的显著延时的那类系统，本专利技术进而涉及了提供一种与一般站处理器相比能获得较高分辨率的日历时钟。在分布式处理系统中，特别是在分布式控制系统中，一个较为困难的任务是保持一种分布式的同步日历时钟。该时钟形成各站所需的时间标准，以便进行分布式任务的调度并精确标记各个事件的发生(用于记录整个网络的事件的排序)。现有的典型的日历控制系统中的控制条件要求任何两站之间最坏的状态偏差要小于200微秒。于是，每一个时钟的分辨率必须为100微秒而每一时钟的精确度必须是正负100微秒。最简单的解决办法是让一个站周期地发送包含准确的日历时间的信息。各站在收到该信息时将其时钟设置到该信息所规定的值。但不幸的是在该信息构造之时与远方站中的时钟设置之时这两者之间有很多显著的而又可变化的延时。这些延时包括发送计算机中的处理时间，等待传输的排队延时，源网络接口中的处理时间，访问媒体等待延时，传输时间，媒体传播延时，站转发器延时，目的站网络接口处理时间，目的站计算机中的排队延时，以及软件处理的延时。这些延时及其可变性阻碍了同步不能达到所希望的精确性。以上的分析是假设应用每一个站中处理器中操作系统所保有的日历时钟。上述许多的延时效应通过向传输及接收站的网络接口都添加特殊的硬件是可以消除的。特别是，传输站的硬件读取在传输的时刻的当地日历时钟并将该值插入到该信息中去。这将消除由以下延时所引起的误差发送计算机中的处理时间，等待传输的排队延时，源网络接口中的处理时间以及等待访问媒体的延时。接收站的硬件将检测该时钟信息，抽取该日历时间，对当地日历时钟进行设置。这将消除由以下因素引起的误差目地网络接口中的处理时间，目的计算机中的排队延时以及软件处理延时。其余的误差仅与传输时间，媒体传播延时以及站转发器延时样关。遗憾的是实现上述功能的特殊硬件是相当复杂的。由于每一个站都必须能够承担记时器的功能，于是所有的站都要求有两组特殊的硬件。美国专利No.4，815，110提出用于在分布式处理系统中日历时钟同步化的另一种系统。该时间同步化过程分为两个阶段。在第一阶段中，计时器站在网络上传输一个特殊的信息。在收到该信息的时刻，每一站的硬件就锁存(即保留)其当地日历时钟值。在第二阶段，该计时器站传输包含当该站在第一阶段接收到的它自己的信息时所保留的它的日历时钟的数值。与该计时器日历时间在每一其他站被接收时，所接收的值从所保留的值中减去。所得结果数值表示当地时钟与计时器站的时钟之间的差并且用于校正该当地时钟。该过程所需的硬件比上面讨论的要简单得多，而且消除了传输时间误差。所需硬件仅包括用于表示当地日历时间的硬件计数器和在第一阶段过程中识别时钟信息的电路。然而，该计数器必须能支持以下操作读取，设置与锁存。而且该计数器中的值必须表示绝对时间。在本专利技术的受让人所发展的一个类似的系统中，一个单独的主站在第一阶段向所有的站发送特殊的定时信息，而在第二阶段，该主站与另外两个站这三个站向所有的站发送它们收到该特殊定时信号的次数。然后每一站将两个所收到的最接近的日历时间信号求平均并校正该平均值。在某些网络中，诸如FDDI(光纤分布数据接口)计数旋转环网络，信息是通过环中每个站的网络接口中的转发器从一个站传送到别的站的。这一转发器的功能导致了延时，例如导致了大约750毫微秒的延时。而且，连接各站通信媒体也引起了延时。另外，FDDI网络通过选择站之间顺时针与反时针的光纤区段可以重构网络构形以调整运行中止。这种在构形上的变化将影响网络中一个或多个站所经历的延时。另一个问题是许多现今的工作站的操作系统的日历时钟不具有能适合许多分布式处理系统应用程序的需要的所要求的分辨率。本专利技术的一个目的即是提供用于分布式处理系统中站日历时钟同步化的改进装置。本专利技术的另一目的在于以最少的特定硬件来达到上述这一基本目标。本专利技术的又一目的是应用每一站的操作系统的日历时钟来达到上述目的，并且即使在操作系统的日历时钟不具有网络系统所要求的分辨率的情形下也能达到。本专利技术再有一个目的就是提供这样一种用于站日历时钟同步化的改进装置，该装置适应于网络延时及诸如伴随网络构形变化的网络延时的动态变化。这些及其他目的将由针对具有用于日历时钟站同步化的装置的分布式处理系统的本专利技术所实现，该装置在每一个站中包括了网络接口中的一个自由振荡计数器，该计数器保持着时间间隔的计数。该装置还包括了在指定的计时器站中的周期产生定时信号的装置，该信号通过数据通信网络传输到包括该计时器站在内的所有的站。在收到该定时信号时每一网络接口中的装置锁存在自由振荡计数器中该计数。该计时器站还包括了向所有的站传输表示该计时器站收到定时信号的时间的日历时间的该计时器的日历时间信号的装置。每一其他站包括从锁存计数和自由振荡器计数器中的计数，以及从在收到计时器日历时钟信号时的操作系统的日历时钟的日历时间中判定一个站参考时间的装置。每一站还包括判定站的日历参考时间与收到的计时器日历时间之间的差并根据这一差调整操作系统中的日历时钟的装置。装设了另外一些站作为计时器站并且如果那些站在相应指定的间隔内未收到定时信号则这些站承担计时器功能。每一站均将由网络接口的转发器功能所引起的延时以及在计算该站的参考时间通信媒体延时都计算在内。这一计算将由于网络构形变化所造成的累积和延时的变化也计算在内。本专利技术在站的操作系统的日历时钟并不具有应用程序所要求的分辨率的地方还提供了改进的站的日历时钟读取的分辨率。该站操作系统日历时钟具有以时钟中断作附标的软件计数器。根据本专利技术，当前日历时间读取装置将这一软件计数器的日历时间乘以网络接口中的自由振荡计数器的分辨与该软件计数器分辨率的比率而产生一个高分辨率乘积。自上一个时钟中断以来所产生的自由振荡计数器中的计数变化是加到这一乘积上而得到当前高分辨率日历时间的。本专利技术这方面的一个实施例中，自由振荡计数器具有模数等于软件计数器中一个时间单位而每当自由振荡计数器翻转就产生时钟中断，于是自上一个中断以来自由振荡计数器中的计数变化仅仅是当前的计数。本专利技术的一个目的是提供一种分布式处理系统，该系统使得网络中所有的时钟都可以自行同步化。就这一目的来看，本专利技术属于一种包含多站的分布式处理系统，每个站具有带有能维护站日历时钟的操作系统的站处理器和一个网络接口;一个通过上述网络接口而连接起上述多个站的数据通信网络;将上述站处理器中的上述站日历时钟同步化的同步装置;上述同步装置的特征在于在每一网络接口中具有保持时间间隔计数的自由振荡计数器;每一网络接口中能选择性地存储上述计数的锁存装置;在一个指定的定时器站中有可周期地产生定时信号并且这信号经由该数据通信网而向包括该定时器站的所有的站传输的装置;在每一上述网络接口中有在收到上述定时信号时而在该锁存装置中锁存该自由振荡计数器中的上述计数的装置;在上述计时器站中有这样的装置，能够通过上述数据通信网络向所有上述站顺序传输表示在收到上述定时信号时的计时器站处的日历时间的计时器日历时间信号;在上述除去上述的计时器站之外的其他站中有这样的装置，该装置在自由振荡计数器中锁存的计数，在收到上述计时器日历时间信号时的自由振荡计数器本文档来自技高网...

【技术保护点】
公布式处理系统（１），其组成为：一组多个站（３），每个站具有带有保持站日历时钟的操作系统的站处理器（１７），以及网络接口（１５）；一个数据通信网络（５），它通过上述网络接口（１５）连接上述一组多个站（３）；以及同步化上述站处理器中的上述站日历时钟的同步化装置；上述同步化装置的特征在于：每一网络接口中的自由振荡计数器（１９）保持一种时间间隔的计数；每一网络接口中的锁存装置（２１）有选择地存储上述计数；在一指定的计时器站中的装置（２３）周期地产生定时信号，该信号通过上述的数据通信网络（５）传输到包括上述计时器站在内的所有上述站（３）；每一上述网络接口（１５）中有装置在收到上述定时信号时在上述锁存装置（２１）中锁存在自由振荡计数器（１９）中的上述计数；随后上述计时器站中的装置（３９－４５）通过上述数据通信网张向所有上述站传输表示在收到上述计时信号时计时器站处的日历时间的计时器日历时间信号；除去上述计时器站之外的上述站中的装置（５３－５７）由自由振荡计数器中锁存的计数，由在收到上述计时器日历时间信号时自由振荡计数器（１９）中的计数以及在收到上述计时器日历时间信号时操作系统日历时钟中的日历时间来确定一个站的参考日历时间；以及每个站中的装置（５９－６１）确定站的参考日历时间和所收到的计数器日历时间之间的差并基于此差来调节上述操作系统中的上述日历时钟。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃伦A伊德兰，艾伯特W克鲁，卡尔J斯塔比，
申请(专利权)人：西屋工艺控制公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]