УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ С ЭВМ-ПЕРСОНАЛЬНЫМ КОМПЬЮТЕРОМ Российский патент 2002 года по МПК G06F13/24 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении вычислительных комплексов на периферийных устройствах (ПУ) общей шины стандарта DEC (Электроника-60, Q-bus) с управлением от ЭВМ со стандартной шиной ISA (INTEL), например, от персональных или промышленных компьютеров (PC).

Известно устройство для сопряжения ЭВМ с общей магистралью (а.с. СССР 1434448 4G06F 13/24), которое позволяет управлять большим количеством ПУ от ЭВМ, но его использование с PC требует добавочного устройства согласования.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для сопряжения ПУ с ЭВМ (а.с. СССР 1425699 4G06F 13/24), содержащее блоки приемопередатчиков, блок обмена (преобразует управляющие сигналы ЭВМ), блок прерывания (транслирует сигналы прерывания в/из шины ПУ), блок коммутации (осуществляет мультиплексирование передаваемой информации) и формирующее все необходимые сигналы управления ПУ, но алгоритм ею работы содержит большое число последовательных шагов и не предусматривает управления циклом синхронной магистрали ЭВМ PC с одновременной передачей слова адреса и слова данных, что замедляет передачу информации и не позволяет реализовать режим работы в реальном времени и пакетной передачи информации в/из ПУ.

Целью изобретения является сокращение аппаратных затрат с повышением быстродействия при сопряжении синхронной шины ISA управляющей ЭВМ PC с асинхронной общей шиной стандарта DEC (Q-bus) ПУ с реализацией режима работы в реальном времени.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для сопряжения периферийных устройств с ЭВМ PC, содержащее блок (УУ) устройства управления, блок (ПП) приемопередатчиков, мультиплексор (МП) и транслятор (ТП) прерываний, введены генератор (ГТ) тактов, таймер (ТО) ожидания и блок (БУШ) управления общей шиной, причем входы СБРОС, магистраль А, СА, ВВОД и ВЫВОД УУ являются одноименными входами устройства для подключения к соответствующим выходам шины PC, выходы ГОТОВ и УКОР.ЦИКЛ УУ являются одноименными выходами устройства для подключения к соответствующим входам шины PC, выходы У1-У8 УУ соединены с соответствующими входами МП, выход СБП которого подключен к одноименному входу УУ, которое соединено с МП также магистралью СС слова состояния, выходы УС1-УС6, РТ1-РТ12 и СБ УУ подключены к одноименным входам БУШ, выходы СИА, ВЫВОД, ВВОД, ВУ, БАЙТ и СБРОС которого являются соответствующими выходами устройства для подключения к одноименным входам общей шины ПУ, вход СИП УУ является соответствующим входом устройства для подключения к одноименному выходу общей шины ПУ, выход Чт/Зп УУ соединен с соответствующим входом ПП, один вход/выход которого магистралью АД адреса-данных подключен к МП, а другой является входом/выходом магистрали АД устройства для подключения к общей шине ПУ, вход/выход магистрали Д данных МП является соответствующим входом/выходом устройства для подключения к шине PC, вход СПТ УУ соединен с выходом ТО, вход которого подключен к выходу СТТ ГТ, вход ТИ которого является одноименным входом устройства для подключения к соответствующему выходу шины PC, выходы Т1-Т12 ГТ соединены с соответствующими входами УУ, выходы СН, СК и СБ которого подключены к одноименным входам ГТ, выходы ОП и ПРТ УУ соединены с одноименными входами ТП, выход ППР и вход ТПР которого являются одноименными соответственно выходом и входом устройства для подключения к общей шине ПУ, выход ПРА ТП является выходом ПРА устройства для подключения к соответствующему входу шины PC, при этом мультиплексор состоит из регистра РА адреса, регистра РСС слова состояния и регистра РД данных, причем магистральный вход РА, первые магистральные входы и выходы РСС и РД объединены и являются входом/выходом магистрали Д МП, магистральный выход РА и вторые магистральные вход и выход РД объединены и являются входом/выходом магистрали АД МП, вторые магистральные вход и выход РСС объединены и являются входом/выходом магистрали СС МП, вход управления записью и вход управления считыванием РА являются входами соответственно У1 и У2 МП, входы управления записью, считыванием и выбором первого/второго направления РСС и РД являются соответственно входами У3-У5 и У6-У8 МП, причем выход выделенного для программного сброса разряда РСС направления 1 является выходом СБП МП.

Отличительными от прототипа признаками предлагаемого устройства являются введенные генератор тактов, таймер ожидания и блок управления общей шиной при вышеизложенных выполнении мультиплексора и подключении блоков устройства.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг.2 - блок-схема передачи данных мультиплексором МП (показаны регистры и магистрали), на фиг. 3 - временные диаграммы преобразования рабочих циклов шины PC предлагаемым устройством сопряжения при обращении к общей шине ПУ.

Устройство для сопряжения ПУ с ЭВМ PC (фиг.1) содержит блок 1 устройства управления (УУ1), мультиплексор 2 (МП2), генератор 3 тактов (ГТ3), блок 4 приемопередатчиков (ПП4), блок 5 управления общей шиной (БУШ5), таймер 6 ожидания (ТО6) и транслятор 7 прерывания (ТП7). Устройство обеспечивает сопряжение шины 8 PC (шина 8 PC является стандартной шиной ISA PC) с общей шиной 9 ПУ (общая шина 9 ПУ является шиной стандарта DEC (Электроника-60))
При этом входы СБРОС, магистраль А, СА (строб адреса), ВВОД и ВЫВОД УУ 1 являются одноименными входами устройства для подключения к соответствующим выходам шины 8 PC, а выходы ГОТОВ и УКОР.ЦИКЛ (исключить такты ожидания) УУ1 являются одноименными выходами устройства для подключения к соответствующим входам шины 8 PC. Выходы У1-У8 УУ 1 соединены с соответствующими входами МП 2, выход СБП которого подключен ко входу СБП УУ 1 УУ1 соединено с МП 2 также магистралью СС. Выходы УС1-УС6, РТ1-РТ12 и СБ УУ 1 подключены к одноименным входам БУШ 5, выходы СИА, ВЫВОД, ВВОД, ВУ, БАЙТ и СБРОС которого являются соответствующими выходами устройства для подключения к общей шине 9 ПУ.

Вход СИП УУ1 является входом СИП устройства для подключения к соответствующему выходу общей шины 9 ПУ, а выход Чт/Зп соединен с соответствующим входом ПП 4
Один вход/выход магистрали АД адреса - данных ПП4 соединен магистралью АД с одноименным входом/выходом МП2, а другой является входом/выходом магистрали АД устройства для подключения к общей шине 9 ПУ. Вход/выход магистрали Д данных МП2 является одноименным входом/выходом устройства для подключения к шине 8 PC.

Вход СПТ УУ 1 соединен с выходом ТО 6, вход которого подключен к выходу СТТ ГТ3. Вход ТИ ГТ3 является входом ТИ устройства для подключения к соответствующему выходу шины 8 PC.

Выходы Т1-Т12 ГТ3 соединены с соответствующими входами УУ 1, выходы СН, СК и СБ которого подключены к одноименным входам ГТ3. Выходы ОП и ПРТ УУ 1 соединены с одноименными входами ТП 7, выход ППР и вход ТПР которого являются соответствующими выходом и входом устройства для подключения к общей шине 9 ПУ. Выход ПРА ТП7 является выходом ПРА устройства для подключения к соответствующему входу шины 8 PC.

Мультиплексор 2 (МП2) (фиг. 2) состоит из регистра 10 адреса (РА10), регистра 11 слова состояния (РСС11) и регистра 12 данных (РД12). При этом магистральный вход РА10, первые магистральные входы и выходы PCC11 и РД12 объединены и являются входом/выходом магистрали Д МП2.

Магистральный выход РА10 и вторые магистральные вход и выход РД12 объединены и являются входом/выходом магистрали АД МП2. Вторые магистральные вход и выход РСС11 объединены и являются входом/выходом магистрали СС МП2. Вход управления записью и вход управления считыванием РА10 являются входами У1 и У2 МП2 соответственно, а входы управления записью, считыванием и выбором первого/второго направления PCC11 являются соответственно входами У3-У5 МП2, а аналогичные входы РД12 являются соответственно входами У6-У8 МП2. Выход выделенного для программного сброса разряда РСС11 направления 1 является выходом СБП МП2.

Устройство работает следующим образом.

УУ1 на основании адресной информации и управляющих сигналов шины 8 PC осуществляет управление работой всех устройств и блоков, формирует и синхронизирует с сигналами генератора ГТ3 тактов Т1-Т12 внутренние управляющие сигналы У1-У8, УС1-УС6, РТ1-РТ12, СН, СК, СБ, Чт/Зп, анализирует вводимое из шины 8 PC через МП2 значение слова СС состояния, формирует для вывода в шину 8 PC через МГ12 значение СС, инициирует формирование прерывания для шины 8 PC по таймеру ТО6 ожидания - сигнал ПРТ, инициирует предоставление прерывания запросившему его устройству из шины 9 ПУ по СС управляющим сигналом ОП, управляет длительностью циклов шины 8 PC сигналами ГОТОВ и УКОР. ЦИКЛ по сигналу СИП общей шины 9 ПУ или по заменяющему его в случае отсутствия ответа ПУ сигналу ТО6 СПТ и осуществляет общий сброс по сигналу шины 8 PC СБРОС или по соответствующему разряду СС (программный сброс), транслируя их во внутренний сигнал СБ.

Мультиплексор МП2 (фиг. 2) по сигналам УУ1 У1-У8 формирует передачу на общую шину 9 ПУ последовательной композиции слов адреса и данных из РА10 и РД12 соответственно при записи и выделяет слово данных с записью в РД12 из магистрали АД общей шины 9 ПУ для передачи в шину 8 PC при считывании, а также передает значение слова состояния через РСС11 по магистрали СС в/из УУ1.

Генератор ГТ3 тактов на основе тактовой частоты шины 8 PC (тактовые импульсы ТИ) формирует но сигналам "Старт начала" СН, "Старт конца" СК рабочие такты Т1-Т12 для тактирования рабочих сигналов УУ1 и запускает таймер ТО6 ожидания сигналом СТТ. Сигнал СБ обеспечивает сброс генератора ГТ3 тактов.

Приемопередатчик ПП4 формирует сигналы на общей магистрали адреса/данных АД в обоих направлениях передачи по сигналу "Чтение/Запись" Чт/Зп, увеличивая нагрузочную способность, что позволяет подключать большое количество ПУ на общую шину 9 ПУ.

Блок БУШ5 управления шиной по управляющим сигналам УС1-УС6 и рабочим тактам PТ11-PT12 вырабатывает сигналы управления общей шиной 9 ПУ: "Синхронизация активного" СИА, "Вывод слова данных" ВЫВОД, "Ввод слова данных" ВВОД. "Адресация внешнего устройства" ВУ, "Вывод байта данных" БАЙТ и транслирует сигнал общего сброса СБ в сигнал "Сброс" общей шины 9 ПУ СБРОС.

Таймер TO6 ожидания задает выдержку времени (Т3) ожидания ответа адресуемого ПУ из общей шины 9 ПУ (появление сигнала СИП), начиная отсчет по сигналу "Старт таймера" ТО6 СТТ, и по окончании выдержки времени Т3 вырабатывает сигнал "Стоп таймер" СПТ, заменяющий собой отсутствующий сигнал ответа общей шины 9 ПУ СИП, что позволяет УУ1 принудительно закончить цикл шины 8 PC с сигнализацией об отсутствии адресата через установку соответствующего разряда СС. При этом обращение из шины 8 PC к СС инициируется сигналом УУ1 "Прерывание по таймеру" ПРТ, передаваемым на транслятор ТП7 прерывания, который запрашивает аппаратное прерывание шины 8 PC сигналом ПРА.

Транслятор ТП7 прерывания транслирует прерывание от ПУ по сигналу общей шины 9 ПУ "Требование прерывания" ТПР или по сигналу УУ1 ПРТ в сигнал "Прерывание аппаратное" ПРА шины 8 PC. О предоставлении прерывания ПУ информируется сигналом общей шины 9 ПУ "Предоставление прерывания" ППР, вырабатываемым ТП7 по сигналу УУ1 "Ожидание прерывания" ОП, инициированному от шины 8 PC записью соответствующего значения СС в РСС11.

Цикл слова адреса (фиг.3) инициируется PC записью по выбранному из пространства адресов внешних устройств PC адресу РА10 слова адреса ПУ из магистрали Д шины 8 PC. PC выставляет адрес РА10 на магистраль А шины 8 PC, слово адреса ПУ на магистраль Д, подтверждая истинность адреса спадом сигнала шины 8 PC СА и формирует сигнал шины 8 PC ВЫВОД. В ответ УУ 1 возвращает в PC сигнал УКОР. ЦИКЛ, по которому в диаграмме исключаются такты ожидания, и по внутреннему управляющему сигналу У1 в РА10 заносится слово адреса. PC снимает сигнал ВЫВОД, УУ1 снимает сигнал УКОР.ЦИКЛ и PC освобождает магистрали А и Д. Сигналы на общей шине 9 ПУ не меняются.

Цикл слова состояния (фиг.3) выполняется аналогично, однако для РСС11 выбирается и задается другой адрес из пространства адресов внешних устройств PC и при считывании слова состояния вместо сигнала шины 8 PC ВЫВОД активизируется сигнал шины 8 PC ВВОД.

Цикл PC для слова данных (фиг.3) начинается аналогично (PC адресуется к третьему выбранному адресу из пространства адресов внешних устройств PC), однако по сигналу шины 8 PC ВВОД/ВЫВОД УУ1 запускает БУШ5 и выставляет на магистраль АД общей шины 9 ПУ слово адреса из РА10, формируя, при необходимости, сигналы ВУ и БАЙТ (порядок формирования этих сигналов определен распределением адресного пространства общей шины 9 ПУ и может меняться). По следующему такту ТИ формируется сигнал общей шины 9 ПУ СИА, а по нему выставляется сигнал шины 8 PC ГОТОВ. По следующему такту ТИ слово адреса, сигналы ВУ и БАЙТ на общей шине 9 ПУ снимаются и устанавливается сигнал ВВОД/ВЫВОД, по которому запускается ТО6. Шина 8 PC и устройство сопряжения находятся в состоянии ожидания до наступления одного из событий: либо по общей шине 9 ПУ приходит от выбранного заданным адресом ПУ ответный сигнал СИП, либо срабатывает ТО6 и сигнализирует об этом УУ1 сигналом СПТ. Время срабатывания ТО6 должно выбираться больше времени задержки ответа Т3 для самого медленного ПУ. Через такт ТИ УУ1 заставляет БУШ5 снять сигнал ВВОД/ВЫВОД, прекратить выдачу слова данных из РД12 (при считывании из ПУ зафиксировать слово данных общей шины 9 ПУ в РД12 и вывести его на магистраль Д шины 8 PC), а также снять сигнал ГОТОВ. После снятия сигнала ВВОД/ВЫВОД с шины 8 PC все сигналы на ней становятся неактивными. Выбранное ПУ снимает сигнал СИП, по этому событию УУ1 заставляет БУШ5 снять сигнал СИА и цикл общей шины 9 ПУ также заканчивается, устройство для сопряжения переходит в состояние ожидания нового обращения от шины 8 PC.

Режим реального времени обеспечивается, таким образом, управлением количеством тактов ожидания в цикле шины 8 PC в соответствии с длительностью цикла обшей шины 9 ПУ.

Сигнализация об отсутствии адресата среди ПУ обеспечивается выработкой аппаратного прерывания в шину 8 PC по срабатыванию таймера ожидания ТО6 и определяется управляющей программой в PC по значению слова состояния СС, считанного из РСС11 устройства сопряжения.

Аппаратное прерывание общей шины 9 ПУ транслируется на выделенное из пространства стандартных аппаратных прерываний PC и обрабатывается программно
При передаче информации в пакетном режиме изменение адреса ПУ (перезапись в РА10) не требуется, что сокращает среднее время цикла обращения ЭВМ PC к ПУ.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении вычислительных комплексов на периферийных устройствах (ПУ) общей шины стандарта DEC с управлением от ЭВМ со стандартной шиной ISA, например, от персональных или промышленных компьютеров (PC). Техническим результатом является повышение быстродействия при сопряжении синхронной шины ISA управляющей ЭВМ PC с асинхронной общей шиной стандарта DEC ПУ с реализацией режима работы в реальном времени. Устройство содержит устройство управления, мультиплексор, генератор тактов, блок приемопередатчиков, блок управления общей шиной, таймер ожидания, транслятор прерывания. 3 ил.

Устройство для сопряжения периферийных устройств с ЭВМ-персональным компьютером, содержащее блок приемопередатчиков, устройство управления, транслятор прерывания и мультиплексор, отличающееся тем, что в него введены генератор тактов, таймер ожидания и блок управления общей шиной, причем входы Сброс, магистраль Адреса, Строб Адреса, Ввод и Вывод устройства управления являются одноименными входами устройства для подключения к соответствующим выходам шины персонального компьютера, выходы Готов и Укороченный Цикл устройства управления являются одноименными выходами устройства для подключения к соответствующим входам шины персонального компьютера, выходы Управление 1-Управление 8 устройства управления соединены с соответствующими входами мультиплексора, выход Сброс Программный которого подключен к одноименному входу устройства управления, которое соединено с мультиплексором также магистралью Слова Состояния, выходы Управляющий Сигнал 1-Управляющий Сигнал 6, Рабочий Такт 1 - Рабочий Такт 12 и Сброс устройства управления подключены к одноименным входам блока управления общей шиной, выходы Синхронизация Активного, Вывод, Ввод, Внешнее Устройство, Байт и Сброс которого являются соответствующими выходами устройства для подключения к одноименным входам общей шины периферийных устройств, вход Синхронизация Пассивного устройства управления является соответствующим входом устройства для подключения к одноименному выходу общей шины периферийных устройств, выход Чтение/Запись устройства управления соединен с соответствующим входом блока приемопередатчиков, один вход/выход которого магистралью Адреса-Данных подключен к мультиплексору, а другой является входом/выходом магистрали Адреса-Данных устройства для подключения к общей шине периферийных устройств, вход/выход магистрали Данных мультиплексора является соответствующим входом/выходом устройства для подключения к шине персонального компьютера, вход Стоп Таймер устройства управления соединен с выходом таймера ожидания, вход которого подключен к выходу Старт Таймер генератора тактов, вход Тактовые Импульсы которого является одноименным входом устройства для подключения к соответствующему выходу шины персонального компьютера, выходы Такт 1 - Такт 12 генератора тактов соединены с соответствующими входами устройства управления, выходы Старт Начала, Старт Конца и Сброс которого подключены к одноименным входам генератора тактов, выходы Окончание Прерывания и Прерывание по Таймеру устройства управления соединены с одноименными входами транслятора прерывания, выход Предоставление Прерывания и вход Требование Прерывания которого являются одноименными соответственно выходом и входом устройства для подключения к общей шине периферийных устройств, выход Прерывание Аппаратное транслятора прерываний является выходом Прерывание Аппаратное устройства для подключения к соответствующему входу шины персонального компьютера, при этом мультиплексор состоит из регистра адреса, регистра слова состояния и регистра данных, причем магистральный вход регистра адреса, первые магистральные входы и выходы регистра слова состояния и регистра данных объединены и являются входом/выходом магистрали Данных мультиплексора, магистральный выход регистра адреса и вторые магистральные вход и выход регистра данных объединены и являются входом/выходом магистрали Адреса-Данных мультиплексора, вторые магистральные вход и выход регистра слова состояния объединены и являются входом/выходом магистрали Слова Состояния мультиплексора, вход управления записью и вход управления считыванием регистра адреса являются входами соответственно Управление 1 и Управление 2 мультиплексора, входы управления записью, считыванием и выбором первого/второго направления регистра слова состояния и регистра данных являются соответственно входами Управление 3 - Управление 5 и Управление 6 - Управление 8 мультиплексора, причем выход выделенного для программного сброса разряда регистра слова состояния первого направления является выходом Сброс Программный мультиплексора.