专利名称：用于控制数据处理装置满负荷的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制具有顺序设置的计算部件的数据处理装置由于待处理的数据值引起的满负荷的方法。
背景技术：
在数据处理设备或者数据处理装置中，经常借助于在各个数据处理装置中包含的计算部件、在依次的计算步骤中对数据值进行处理。作为数据处理装置可以是一般的微处理器控制的电气设备，特别是用于监视和控制自动化过程的现场或遥控设备，例如能量提供和分配装置。在本发明意义下的数据值可以例如是测量值、提示、故障提示、状态值和参数。在此，各个处理步骤可以由作为硬件或者软件实现的计算部件执行。
例如，代表电流或电压测量值的数据值，其由作为数据处理装置的现场设备在供电线路上所采集，并经历依次的处理步骤，如滤波、傅立叶变换和电压或电路向量计算函数。在此，通常在第一计算部件的输入端读入一个或一组数据值，该第一计算部件对数据值进行处理并最后将其存放在分配给该计算部件的临时存储器，跟随在该第一计算部件后的下一个计算部件从该临时存储器读出有关数据值作为其输入值用于其处理。
在此，各计算部件的计算速度根据各个计算部件执行的函数的复杂性以及效率可以完全不同。在短时间内到来并必须由数据处理装置处理的大数据量的情况下，可以由于较慢的计算部件产生数据拥堵，并且使各临时存储器没有足够的存储容量来容纳出现的数据值，而其它临时存储器则近乎“空载”。这意味着数据丢失，这尤其可以在敏感的数据值(例如故障提示)的情况下产生消极的影响。
为了避免这一点，迄今为止通常执行所谓的“握手方法”。其中，由第一计算部件将一个数据值或者一组数据值通过为其设置的临时存储器送入到下一个计算部件。如果下一个计算部件执行了其计算函数，则其将该对应的数据值或者该组对应的数据值传递到跟随在后面的计算部件，并回复第一计算部件对其数据值或其一组数据值的处理完毕，据此其通过第一计算部件的临时存储器得到传送的后续数据或者后续数据值组。
在握手方法的另一种实施方式中，也可以在数据值经过了整个数据处理装置的最后一个计算部件之后，才进行对对应数据值处理的回复。只有在这之后，第一计算部件才读入下一个数据值、对其进行处理并传递到下一个计算部件。
因此，借助于握手方法实现了所有计算部件的相对均匀的满负载，并由此避免了单个存储器的过载。不过，因为在该方法中整个数据处理装置的工作速度取决于最慢的计算部件，由此相对缓慢，并且此外通过各个回复相对花费大，所以由此也不能完全排除数据丢失。
另一种可能性是为特定的数据值事先分配较高的优先权，使得这样的数据值优选地由数据处理装置的各个计算部件通过系统得到处理。由此，至少使得敏感数据值的数据丢失相对好地避免。
此外，例如由德国专利文献DE 2723667 C3公开了一种电话交换装置，其中将等待的数据按所谓的要求刺激(Anforderungsreize)在存储器中临时存储。在此，在一个存储器过载时可以在一个还没有加载的存储器区域中进行平衡。
此外，美国专利文献US 6192428 B′公开了一种计算机系统，其中通过输入数据的不同优选和将其分配到不同的在FIFO(先进先出)临时存储器可以避免FIFO数据临时存储区域的溢出。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，按照简单的方式在数据处理装置中尽可能地避免由于数据处理装置的单个临时存储器过载引起的数据丢失。
为了解决该技术问题，提出了一种用于控制具有顺序设置的计算部件的数据处理装置由于待处理的数据值而引起的满负荷的方法，其中，确定分配给各个计算部件的临时存储器的存储器满负载，并识别超过预定满负载边界值的存储器满负载的临时存储器。然后，暂时中断设置在所识别出的临时存储器之前的计算部件的工作。
通过监视每个临时存储器是否保持由最大允许存储器满负载给出的满负载边界值，进一步防止了由于单个临时存储器溢出的数据丢失。按照本发明方法的基本优点在于，总是暂时停止位于涉及过高存储器满负载的临时存储器之前的计算部件，而其它计算部件可以按正常的方式继续工作。由此，在整个数据处理装置上的满负载相对灵活地分配，因为在一个计算部件的工作中断时将过载的临时存储器的负载短时间地传送给位于停止的计算部件之前的、没有过载的临时存储器。由此，在单个的临时存储器过高满负载的条件下不必停止整个数据处理装置。
按照一个优选的扩展，可以这样实施本发明的方法，即，为了确定临时存储器的存储器满负载分别建立满负载参数。将满负载参数分别与给出最大存储器满负载的满负载边界值进行比较，并且如果在临时存储器中识别出了对满负载边界值的超出，则产生一个用于暂时中断计算部件的工作的暂停命令。然后，将所述暂停命令传送至设置在超出满负载边界值的临时存储器之前的计算部件。该扩展的基本优点在于，可以在使用相对更少和简单构造的量(即满负载参数和暂停命令)的条件下，执行用于控制数据处理装置的满负荷的方法。
在该扩展的一个优选的实施方式中，在临时存储器中建立满负载参数，将该满负载参数传送至一个对计算部件共同的满负载控制装置，并且该满负载控制装置发出所述暂停命令。该实施方式的基本特征在于，为了控制整个数据处理装置的满负载仅仅需要单一的满负载控制装置。为此，该满负载控制装置从每个临时存储器得到各自的给出各临时存储器的当前存储器满负载的满负载参数。在高于满负载边界值的满负载参数条件下，该满负载控制装置产生一个暂停命令，利用该命令暂时停止处于有关临时存储器之前的计算部件。
通常，可以停止任意个位于所识别出的临时存储器之前的计算部件，以便有助于减轻该临时存储器的负担。不过，作为特别优选的是，允许直接设置在所识别出的临时存储器之前的计算部件暂时中断工作。该实施方式具有这样的优点，在这种情况下在停止的计算部件和所涉及的临时存储器之间没有其它计算部件，而该计算部件的停止的影响仅为减轻该临时存储器的负担；即不会导致位于中间的临时存储器的不希望的“空载”。也就是说，在该实施方式中分别仅仅停止刚好直接设置在所识别出的临时存储器之前的计算部件，而所有其它计算部件可以按正常的方式继续工作。
按照本发明的方法的另一个扩展，将被允许暂时中断工作的计算部件保持预先设定的时间长度。按照该方式可以按相对简单的方式和方法将所选择的计算部件停止一个适当长的时间段。对于位于其后的临时存储器在该预先设定的时间段过后还总是强烈地满负载的情况，重新向计算部件发送暂停命令，据此再次将其停止该固定的时间长度。
按照本发明的方法的另一个扩展，也可以将所述允许暂时中断工作的计算部件一直停止，直到所识别出的临时存储器的存储器满负载低于一个释放存储器满负载边界值。该实施方式的优点在于，只有在临时存储器已经可以接收更新的数据值并且其存储器满负载低于该释放存储器满负载边界值时，所停止的计算部件才再次向该临时存储器传送新的数据。
通常，可以使该释放存储器满负载具有与最大满负载边界值完全一致的值。不过，特别优选的是，该释放存储器满负载边界值低于的满负载边界值。即，按照该方式有效地避免了对所选择的计算部件的不希望的始终停止和继续运行形式的振荡效应。
按照本发明的方法的另一个优选的扩展，将各临时存储器的分别确定的存储器满负载与一个对于所有临时存储器相同的满负载边界值进行比较。通过为所有临时存储器允许的存储器满负载选择一个单一的值，使得可以相对简单地将为各存储器确定的存储器满负载与该满负载边界值进行比较。
不过，此外也可以替换地将各临时存储器的分别确定的存储器满负载与各个临时存储器特有的满负载边界值进行比较。按照这种方式例如可以，为一个设置为相对迅速计算部件的输出存储器的临时存储器规定一个这样的满负载边界值，该边界值比用于另一个设置为相对缓慢计算部件的输出存储器的临时存储器的要低一些。
特别优选的是，可以分别借助于由各临时存储器提供的计数变量确定各个临时存储器的存储器满负载。在这种变形中，如果临时存储器具有这样一个计数变量，其值分别在数据值进入存储器时增加而在数据值被读出时减小，则该变量就可以满足要求。如果这种计数变量对于数据处理装置被说明为全局变量，则满负载控制装置可以毫无问题地访问这样一个计数变量，并根据该变量识别各个临时存储器的存储器满负载。
此外，按照本发明方法的另一个优选的实施方式，将各临时存储器的存储器满负载在数据处理装置的显示装置上进行显示。例如，借助于这种显示可以为数据处理装置的操作者显示该数据处理装置各个临时存储器的当前满负载状态。这点尤其在对这种数据处理装置进行布置和设计的阶段是有优势的。
此外，在本发明方法的另一个优选的实施方式中，借助于至少一个计算部件预先连接的预处理部件设定待处理的数据值的优先权。即，按照这种方式可以根据该通过预处理部件设定的优先权实现，由各个计算部件快速和优先(即按较高的优先权)处理敏感数据，而在敏感数据之后才处理不重要的数据。
按照本发明方法的一个优选的实施方式可以针对优先权，预处理部件将待处理的数据值根据其优先权存放在一个其所属的优先权临时存储器的不同存储区域中。按照这种方式，相对简单地实现了按照各种数据的优先权对其进行预先分类的方式；例如，为了进一步处理各数据，其中存放较高优先权的数据值的存储区域要比其中存放较低优先权的数据值的存储区域更经常地由后续的计算部件访问。
此外，被视为特别优选的是，预处理部件将待处理的数据根据其优先权存放在划分为三个存储区域的优先权临时存储器的一个存储区域中。通过将优先权临时存储器的三分可以特别简单地将数据值分为高、中和低优先权的数据值。这对于在多数数据处理装置中的处理来说是完全足够了。
为了进一步解释本发明，图中示出图1举例示出数据处理装置的示意框图，图2同样用示意框图示出了数据处理装置的另一种实施方式。
具体实施例方式
图1示出了数据处理装置1，其包括多个计算部件2a，2b，2c，2d和这些计算部件2a至2d所属的临时存储器3a，3b，3c和3d。在此，计算部件2a，2b和2c与其所属的临时存储器3a，3b和3c，以及计算部件2a，2b和2d与其所属的临时存储器3a，3b和3d，分别顺次地依次设置。而计算部件2c和2d与其所属的临时存储器3c和3d则并行设置。计算部件2a至2d分别与满负载控制装置4的输出端连接，而临时存储器3a至3d则与满负载控制装置4的输入端连接。
其中，数据处理装置1如下工作在数据处理装置1的输入端5上读入由单个数据值组成的数据流。该数据流的数据值例如是自动化过程的测量值、提示、故障提示、控制值和参数。在下面的实施方式中假设其是由作为数据处理装置的现场设备在供电导线上采集的电流值。这里为电流值的数据值首先由第一计算部件2a读入。计算部件2a对读入的数据值进行预定的计算，例如假设计算部件2a进行数据值的滤波。在完成其计算之后各个被处理后的数据值被送至计算部件2a所属的临时存储器3a，该临时存储器由此成为计算部件2a的输出存储器。此时，后续的计算部件2b从该临时存储器3a中读入已经由计算部件2a处理的数据值并对其再次进行自身的计算。例如假设计算部件2b从这些数据值中分别建立电流向量。在执行了该计算之后，这样被继续处理后的数据值被存放在计算部件2b所属的临时存储器3b中。计算部件2c以及计算部件2d都从临时存储器3b中读入这样被继续处理后的数据值，并对其再次进行它们各自的计算。例如，计算部件2c可以对读入的数据值进行统计分析，而计算部件2d则确定作为数据值基础的供电导线中电流变化的频率。计算部件2c以及计算部件2d都将其计算结果分别存放在另一临时存储器3c和3d中。从这些临时存储器可以将这样处理的电流值通过数据处理装置1的输出端6和7输出，并且例如传输到其它的数据处理装置、存储介质或者具有显示装置的计算机。
在图1中示出的、具有计算部件2a，2b，2c和2d的数据处理装置1的结构仅仅是作为数据处理装置示例性的可能性来被考察的。自然，在本发明的范围内也可以设想这种数据处理装置的任意其它配置。
根据各计算部件2a至2d的效率或者由这些计算部件2a至2d实施计算的复杂性的不同，可以较快或者较慢地处理各数据值。例如，假设计算部件2c与其它计算部件2a，2b和2d相比需要相对长的时间用于其计算。不过，例如如果计算部件2b比计算部件2c工作得更快，则在临时存储器3b中存放的数据值比从其中读出的数据值要多。因此，临时存储器3b所存储的数据值的数量和由此的存储器满负载随着时间而增加，直到在可以预见的时间之后临时存储器3b的存储能力不再足够容纳所有输入的数据值。因此，可能由于临时存储器3b的溢出而造成数据丢失。
不过，对于这种情况设置了满负载控制装置4，其连续地对各临时存储器3a至3d的存储器满载进行查询。例如，这可以如下实现，即，各临时存储器3a至3d分别具有一个计数变量，在这些计数变量中将所存储的数据值的当前数量作为输入的数据值和被读出的数据值之间的差来表示。由此可以产生一个给出存储器满负载的满负载参数，该参数在了解对应于临时存储器3a至3d的整个存储能力的条件下例如按照该整个存储能力的百分比的形式给出各个临时存储器3a至3d的满负载。如果各个计数变量被说明为全局变量(即可以由数据处理装置的所有部件读取)，则满负载控制装置可以毫无问题地访问这种变量，并由此确定各个临时存储器3a至3d的满负载参数。然后，满负载控制装置4分别将所确定的满负载参数与给出各个临时存储器3a至3d的最大允许的存储器满负载的满负载边界值进行比较。这样的满负载边界值可以对于所有临时存储器3a至3d取同一个值(例如各自存储能力的70％)。不过，也可以对于临时存储器3a至3d的每个确定一个自身(特定)的满负载边界值。按照这种方式可以将满负载边界值灵活地例如分别与各计算部件2a至2d的计算速度进行匹配。
如果在数据处理装置1运行中满负载控制装置4发现临时存储器3a至3d中的一个(在假设的例子中为临时存储器3b)溢出(即，所确定的临时存储器3b的满负载参数超过了为该临时存储器3b设置的满负载边界值)，则满负载控制装置4作为对此的反应向位于被识别出的临时存储器3b之前的计算部件(在所述情况下即为计算部件2a或2b之一)给出暂停命令，由此暂时中断该计算部件的工作，即停止其计算活动。
如果在这种情况下通过暂停命令暂时停止直接在所涉及的临时存储器3b之前的计算部件(在此即计算部件2b)，则可以特别灵活地对整个数据处理装置1进行控制。如果暂时停止计算部件2b，则从该计算部件不继续向临时存储器3b输出数据值。不过，由于计算部件2c仍从临时存储器3b中读出数据，因此在临时存储器3b中所存储的数据值和由此其存储器满负载下降。
可以将停止的计算部件2b停止一个预定的时间长度，例如2毫秒，然后自动地由满负载控制装置4再次“释放”，即再次获得其计算能力。在此，这样选择该预定的暂停时间长度，即，在计算部件2b通过重新获得计算能力而再次在临时存储器3b中存放新的数据值之前，通过随后的计算部件2c已经可以从所涉及的临时存储器3b中读出一定的数据值。如果临时存储器3b的存储器满负载一直高于满负载边界值或者在较短的时间之后再次达到该满负载边界值，则向所选出的计算部件2b给出更新的暂停命令。
或者，也可以使满负载控制装置4继续监视有关的临时存储器3b的存储器满负载参数，并且仅当该存储器满负载参数降低到低于预定的释放存储器满负载边界值时才再次将其释放。为了避免振荡，即计算部件2b被重复地停止和释放，在此有意义的是将该释放存储器满负载边界值选择为低于临时存储器3b的满负载边界值一定的距离。例如，如果临时存储器3b的满负载边界值为70％(即，在超过70％的“填充率”时满负载控制装置4识别出，临时存储器3b的满负载参数超过满负载边界值并向例如计算部件2b发出暂停命令)，则例如将释放存储器满负载边界值(即，允许计算部件2b重新获得其计算工作的临时存储器3b的填充状态)选择为50％。
此外，可以将关于各临时存储器3a至3d的存储器满负载的信息由满负载控制装置4提供给数据处理装置1的一个在图1中没有示出的显示装置，然后在该显示装置上进行显示，并由此使得数据处理装置1的使用者可以获得。这点尤其在数据处理装置1的投入运行阶段或者规划阶段期间具有优势。此外，也可以由此观察数据处理装置1在其输入端5上出现“数据波浪”(即，在时间上接近出现的大量数据值)期间的特性。
在图2中示出了数据处理装置1的另一个实施方式；其中，对应于图1的部件利用了同样的附图标记标示出。
图2与图1的差别在于，在数据处理装置1的输入端5和计算部件2a的输入端之间设置了一个预处理部件8。借助于该预处理部件8可以对在数据处理装置1的输入端5上出现的数据值简单地赋予优先权。设置各数据值的优先权是为了允许特定的数据值(具有较高的优先权)优先地由计算部件2a至2d进行进一步处理，而较低优先权的数据值只有在高优先权的数据值处理完之后才能得到处理。以这种方式可以使重要或者敏感的数据尽可能快速地通过数据处理装置得到处理并被送至例如显示装置或者用于产生故障信号的装置。
为此，预处理部件8具有识别装置9，后者为输入端5上出现的数据流的各数据值赋予优先权。例如，这可以如下进行识别装置9识别特殊的数据类型，并且例如按照预定的优先权清单将其分别赋予相应的优先权。例如，识别装置9可以将出现的电流值按照优先权清单设置一个低的优先权，而将出现的故障提示按照优先权清单设置一个高的优先权。不过，也可以是出现的数据值已经被设置了一个优先权标志，根据该标志识别装置9分别识别出为各数据值赋予何种优先权。
对应于由识别装置9分别赋予各数据值的优先权，将这些数据值存放在预处理部件8的不同存储区域10a，10b和10c中；例如，将具有较高优先权的数据值存放在预处理部件8的存储区域10a中，而将具有较低优先权的数据值存放在存储区域10c中。在这种情况下，存储区域10b用于中间优先权的数据值。例如，出现的电流值由识别装置9设置为低优先权，因此被存放在预处理部件8的存储区域10c中，而出现的故障提示被设置为高优先权并存放在预处理部件8的存储区域10a中。
可以这样设计计算部件2a，使得其相应地比对低优先权的存储区域10c更经常地访问高优先权的存储区域10a，并且使在存储区域10a中存储的数据值比在优先权低的存储区域10c中存储的数据值更早地得到进一步的处理。
或者，例如也可以，在存储区域10a中出现数据值之后分别向计算部件2a发送一个短的提示，计算部件2a据此从该存储区域读取所存放的数据值。
作为对于图2中示出的实施方式的补充，在一些或者所有其余的计算部件2b至2d之前设置类似于预处理部件8的其它预处理部件。在这种情况下，则可以在数据处理装置1的每个位置上检验，是否存在具有较高优先权的数据值，以便随后允许这种数据值对应地较快通过整个数据处理装置1。
权利要求
1.一种用于控制具有顺序设置的计算部件的数据处理装置由于待处理的数据值引起的满负荷的方法，其中执行下列步骤-确定分配给各个计算部件的临时存储器的存储器满负载，-识别具有超过预定满负载边界值的存储器满负载的临时存储器，-暂时中断设置在所识别出的临时存储器之前的计算部件的工作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-为了确定临时存储器的存储器满负载分别建立满负载参数，-将所述满负载参数分别与由最大存储器满负载给出的满负载边界值进行比较，-如果识别出临时存储器超出满负载边界值，则产生一个用于暂时中断计算部件的工作的暂停命令，和-将所述暂停命令传送至设置在该超出满负载边界值的临时存储器之前的计算部件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，-在临时存储器中建立满负载参数，-将所述满负载参数传送至一个对计算部件共同的满负载控制装置，和-所述满负载控制装置发出所述暂停命令。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-允许直接设置在所识别出的临时存储器之前的计算部件暂时中断工作。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-将所述被允许暂时中断工作的计算部件保持预先设定的时间长度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，-将所述被允许暂时中断工作的计算部件一直保持停止，直到所识别出的临时存储器的存储器满负载低于一个释放存储器满负载边界值为止。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，-所述释放存储器满负载边界值低于最大允许的存储器满负载。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-将各临时存储器的分别确定的存储器满负载与一个对所有临时存储器都相同的满负载边界值进行比较。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，-将各临时存储器的分别确定的存储器满负载与对各个临时存储器特有的满负载边界值进行比较。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-分别借助于由各临时存储器提供的计数变量确定各个临时存储器的存储器满负载。
11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-将各临时存储器的存储器满负载在所述数据处理装置的显示装置上进行显示。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，-借助于至少一个计算部件预先连接的预处理部件为待处理的数据值设置优先权。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，-所述预处理部件将待处理的数据值根据其优先权存放在与其对应的优先权临时存储器的不同存储区域中。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，-所述预处理部件将待处理的数据根据其优先权存放在划分为三个存储区域的优先权临时存储器的一个存储区域中。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制具有顺序设置的计算部件的数据处理装置由于待处理的数据值引起的满负荷的方法。为了按照简单的方式在数据处理装置中尽可能避免由于数据处理装置的单个临时存储器的过载引起的数据丢失，按照本发明在上述方法中执行下列步骤确定分配给各个计算部件的临时存储器的存储器满负载；识别具有超过预定满负载边界值的存储器满负载的临时存储器；暂时中断设置在所识别出的临时存储器之前的计算部件的工作。
文档编号G06F9/00GK1629820SQ20041010214
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月20日 优先权日2003年12月18日
发明者克劳斯·特雷斯彻尔 申请人:西门子公司