Многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали Советский патент 1984 года по МПК G06F13/364 G06F9/50 

1 Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в центрах коммутации и обработки сообщений для управления доступом к коллективно используемому ресурсу,например в многопроцессорных вычислительных системах,у которых внутр1енний и внешний обмен информаци ей организован с помощью общих магистралей. Известно многоканальное устройство для синхронного подключения источ ников информации к общей магистрали l, содержащее шину сигнала наличия запросов, шину синхронизации устройства и М замкнутых в кольцо каналов опроса, каждый из которых содержит переключатель, элементы ИЛИ, И, НЕ, два выходных усилителя и два D-триггера, входы синхронизации которых соединены с входом синхронизации уст ройства, а их информационные входы Соответственно соединены с соответструющим запросным входом устройства и вторым выходом переключателя канала, посредством которого в зависимос ти от состояния первого D-триггера осуществляется коммутация сигнала кольцевого опроса. Недостаток известного многоканаль ного устройства - сложность организа ции цепи кольцевого опроса, в целом снижающая надежность информационного обмена, и низкая эффективность использования технико-эксплуатационных возможностей вычислите ТЕЬНОЙ системы вследствие ограничения в этом случае тактовой частоты передачи информации либо частоты синхронизации наиболее медленнодействующего абонента, либо частоты обращения сигнала кольцевого опроса, которая при обслуживании большого числа источников информации может быть сравнительно невелика. Наиболее близким к данному по тех нической сущности является многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали 2, содержащее элемент ИЛИ, входы которого соединены с входными шинами сигналов заявок, генератор сигнала опроса, подключенный первым входом к выходу элемента ИЛИ, и М ка налов опроса, каждый из которых вклю чает узел предварительного выбора заявки, М-входовой элемент И и триггер подключения к магистрали, причем все узлы предварительного выбора за59явки с помощью входных и выходных шин сигнала опроса узла (названных в известном устройстве соответственно первым входом и первым выходом узла) соединены между собой в линию, с первого выхода М-го узла и через второй вход генератора замыкающуюся в кольцо опроса, а информационные (вторые) входы каждого узла предварительного Выбора заявки соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, их информационные (вторые) выходы - с соответствующими первыми входами М-входовых элементов И, выход каждого из которых подключен к синхровходу триггера своего же канала опроса, нулевой выход которого соединен с третьим входом одноименного узла предварительного выбора заявки и соответствуюпдими входами М-входовых элементов И других каналов опроса. При этом сам узел предварительного выбора заявки в известном устройстве содержит синхронный триггер, два элемента И и элемент задержки. Недостаток этого устройства состоит в низкой надежности, так как реализуемый данным устройством алгоритм совмещения времени обслуживания одного источника информации временем поиска другого источника не исключает повторную регенерацию сигнала кольцевого опроса при активности на входах сборки наличия запросов лишь одной уже зафиксированной заявки на обслуживание, что снижает стойкость данного устройства к перекрестным наводкам и опасным состязаниям в триггерной линии узлов предварительного выбора заявки и усугубляет возможность появления в его кольцевой схеме более одного сигнала кольцевого опроса с одновременным подключением к магистрали сразу двух источников информации. Последнее обстоятельство, как и снижение быстродействия в ряде характерных ситуаций, обуславливается нарушениями дисциплины приоритетов у известного устройства при прерывании конвейерного (кластерного) поступления запросов, после которых, в частности, один источник информации с меньшим порядковым номером может быть подключен к магистрали от переднего фронта нового сигнсша кольцевого опроса, а другой - от прерванного после завершения предыдущего сеанса обмена регенерированного сигнала кольцевого опроса, передний фронт которого к моменту группового поступления новых заявок еще не достиг второго входа генератора опроса. Условия, определяющие вероятность подобных сбоев в известном устройстве, могут быть устранены преимущественно за счет пропускной способности магистрали - либо путем увеличения мертвого времени у генератора сигнала опроса (т.е. увеличением выдержки времени элементов задержки), либо путем исключения прерывания регенерированного сигнала кольцевого опроса, что при реализуемом алгоритме функционирования фактически равно сильно переводу цепи кольцевого опро са в режим автоколебаний с низкой помехозащищенностью, существенному ограничению функциональных возможнос тей устройства и снижению его быстродействия при длительностях сеанса обмена информации меньших периода об ращения сигнала кольцевого опроса. Другим недостатком такого многока нального устройства является сложнос конструктивного построения его регистра приоритетного подключения к магистрали с использованием большого числа межразрядных перекрестных свявей через многовходовые элементы И, что накладывает также достаточно жесткое ограничение на возможность уве личения числа обслуживаемых источников информации. . Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности увеличения числа обслуживаемых источников информации и упорядочения дисциплины их приоритетов. Поставленная цель достигается тем что в многоканальное устройство для подключения источников информации к общей магистрали, содержащее первый элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами заявок устройства, генератор сигнала опроса, подключенный первым входом к выходу первого элемента ИЛИ, и М каналов, каждый из которых включает узед предварительного выбора заявки, первый и второй элементы И и триггер синхронизирующий вход которого соединен с выходом первого элемента И, Вход сброса - с соответствующимвходом первого элемента ИЛИ и первым входом второго элемента И, D-вход с шиной единичной логической константы, а единичный и нулевой выходы со- ответственно - с соответствующим выходом подключения к магистрали устройства и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационным входом узла предварительного выбора заявки того же канала, информационный выход которого подключен к первому входу первого элемента И того же канала, причем первый выход генератора сигнала опроса соединен с входом опроса узла предварительного выбора заявки первого канала, выход опроса узла предварительного выбора заявки k-ro канала ,M) подключен к входу опросу узла предварительного выбора заявки k+l-ro канала, а выход опроса узла предварительного выбора заявки М-го канала соединен с вторым входом генератора сигнала опроса, введены формирователь сигнал наличия обме на, второй элемент ИЛИ и элемент / И-ШШ, причем нулевой выход триггера каждого Канала соединен с соответствукщим входом формирователя сигнала наличия обмена, выход которого соединен с первым информационным входом элемента И-ИЛИ и вторым входом первого элемента И каждого канала, выхо-. ды вторых элементов И каналов соединены с соответствующими входами второго элемента ШШ, выход которого подключен к второму информационному входу элемента И-ШИ, вход разрешения и выход которого соответственно соединены с вторьм выходом и третьим входом генератора сигнала опроса. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит узлы 1 предварительного выбора заявки, первые эле- менты И 2, триггеры 3, шины 4. входов заявок устройства, шины 5 выходов подключены к магистрали устройства, шины 6 входов опроса и ашны 7 выходов опроса узлов 1j генератор 8 сигнала опроса, первый элемент ИЛИ 9, второй элемент ИЛИ 10, вторые элементы И 11 , формирователь 12 сигнала наличия обмена, первый вход 13 генератора 8, элемент И-ИЛИ 1А, третий вход 15 и второй выход 16 генератора 8,информационные входы 17 и информационные выходы 18 узлов. Каждый узел 1 предварительного вы бора заявки состоит из триггера 10, элемента И 20 и элемента задержки 21 генератор 8 сигнала опроса состоит из триггера 22, элемента И-НЕ 23 и элемента задержки 24, а формирователь 12 сигнала наличия обмена может состоять из одного М-входового элемента И 25. Устройство работает следукидим образом. В условиях отсутствия заявок триг гер 22 находится в состоянии 1, а все остальные триггеры в состоянии О. При этом благодаря наличию на выходе элемента И-ИЛИ 14 разрешающег сигнала обеспечивается быстрый без задержки запуск генератора 8 при появлении заявки хотя бы на одной из шин.4. В результате переключения триггера 22 на вход генератора 8 поступает положнтельнйш фронт сигнала опроса, который проходит на триггер 19 узла 1 первого канала. Если на шине 4 первого канала нет заявки, то триггер 19 остается в нулевом сос тоянии, а фронт сигнала кольцевого опроса через элемент защержки 21, элемент И 20 и через соответствующие шины 6 и 7 поступит в узел 1 вто рого канала. По достижении положительного фрон та сигнала кольцевого опроса узла, содержа1а его на своем информационном входе 17 заявку на обслуживание,происходит переключение триггера 19 это го узла в 1 с запиранием в этом случае элемента И 20 и блокировкой дальнейшего распространения сигнала опроса, что обеспечивается также путем выбора величины временной задерж ки в узлах 1, большей времени переключения триггера 19. Переключение триггера 19 в 1 вызывает с помощью элемента И 2 переключение в 1 соот ветствующего триггера 9 подключения к магистрали и начало сеанса обмена соответствующего источника информации. Вместе с этим взведенньш триггер 3 через элемент И 11 обуславливает сброс триггера 19 в узле 1, что приводит к образованию нового положи тельного фронта у сигнала кольцевого опроса и его дальнейшему распро странению через элемент И 20 на выхо узла 1 для поиска и предварительной подготовки к обслуживанию следующей по приоритету заявки. При этом предусматривается, что задержка поступления блокирующего сигнала в виде уровня логического О на вторые входы элементов И 2 с нулевого выхода взведенного триггера 3 составляет (в том числе и при двухступенчатом наращивании элемента И 25 формирователя 12) заведомо меньшую величину, чем суммарная задержка выключения элемента И 11 и триггера 19, включения элемента И 20 узла 1 и выключения триггера 19 следующего узла 1, благодаря чему исключается возможность одновременного сцепления с магистралью двух активных источников информации и обеспечивается корректное совмещение сеанса обмена одного источника с одновременным поиском другой заявки в многоканальной системе контроллеров ввода/вывода. Таким образом, в том узле 1, куда также поступил запрос на обслуживание, по положительному фронту сиг19нала кольцевого опроса триггер переключается в состояние 1 и 1 и подготавливает в своем канале элемент И 2 для подключения одноименного триггера 3 к магистрали при поступлении на вход элемента И 2 положительного фронта импульса с выхода формирователя 12 сигнала наличия обмена. В такой ситуации процесс дальнейшего распространения сигнала кольцевого опроса в рассматриваемом цикле его обращения вновь прекращается . . сбросится единичный Сигнал на шине 4, например, k-ro канала, что приведет к сбросу его триггера 3, подключению к магистрали триггера 3 очередного, например (K-f-n)-ro канала, с последукнцим через время задержки элемента И 11 сбросом триггера 19 ()-го узла 1. При этом если в течение дальнейшего распространения нового фронта сигнала кольцевого опроса в каналы с порядковым номером большим, чем (К+П), уже больше не поступит заявок, то сигнал опроса достигнет второго входа 6 генератора 8 и обусловит переключение его триггера 22 в исходное состояние 1. В результате сброса триггера 22 сигнал логической 1 через элемент задержки 24, величину задержки которого с учетом задержки элемента И-ИЛИ 14 и времени выключения триггера 22 задают лишь из условия обеспечения надлежащего разрыва между отрицательным фронтом предыдущего и положительным фронтом нового сигнала кольцевого опроса, поступит с второго выхода 16 генератора 8 на вход разрешения элемента И-ИЛИ 14, Если к этому моменту на шинах 4 будут иметь место еще не зафиксированные запросы, то сигналом логической 1 с выхода элемента ИЛИ 10 эле ментом И-ИЛИ 14 будет разрешена гене рация нового сигнала кольцевого опро са и таким образом обеспечено коррек ное совмещение времени обмена информации (К+П)-го источника информации с времененем поиска и подготовки к обслуживанию другого активного источника информации. В то же время пр активности на входах элемента ИЛИ 9 лишь одной уже зафиксированной заявки от (К+П)-го источника информации повторная регенерация сигнала кольце вого опроса до прихода новых заявок будет запрещена нулевыми сигналами с выходов формирователя 12 и элемента ИЛИ 10. При этом предусматривается, что в подобных ситуациях, когда производится подключение к магистрали по(2леднего М-го источника информа ции, исключается также возможность ошибочной регенерации сигнала кольце вого опроса во-время переходных соетояний, поскольку сборку триггера 3 всего предшествует сброс единичного сигнала на соответствукщем входе элементна ИЛИ 9, а время задержки выс тавления .запрета с выхода элемента И 11 на вход элемента И-ИЛИ 14 составляет заведомо меньшую величину, чем задержка отклика генератора 8 1 9 8 триггера 19 узла 1 на выключение М-го канала. Таким образом, предлагаемое многоканальное устройство при меньших аппаратурных затратах и существенном сокращении потребного для прототипа числа монтажных соединений обеспечивает повышение надежности информационного обмена. При достаточно продолжительных сеансах обмена информа ции (т.е. когда частота чередований заявок, как правило, (вает сравнительно невысока) исключается негативное явление перехода цепи кольцевого опроса в режим непрерывного самовозбуждений сигнала кольцевого опроса и соответственно вырождения в этом случае управляющей роля сборки наличия запросов и самого генерато{ а сигнала опроса. При малых по сравне нио с временем обращения сигнала кольцевого опроса длительностях обмена (т.е. когда от яряменения совмещения фаз обслухяваиня и поиска заявок приобретает особу значимость) исключаются слсфадйческиб нарушения дисциплины обсяуяна шя источников и соответственно усТраяяг ется необходамость в поддерханяи высокой пропускной способности магйст рали путем прерываний (до полного обращения) регенерацконных сигналов кольцевого опросау благодаря чеку в предлагаемсж исключена возможность одновременного выхода в магистраль сразу двух источников информация.

МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО дай ПОДКЛЮЧЕНр ИСТОЧНЖОВ ИНФОРМА1даИ к ОБЩЕЙ МАГИСТРА1Ш, содержащее первый элемент ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами заявок устройства,.генератор сигнала опроса, подключенный первым входом квыходу первого элемента ИЛИ, и М каналов, каждый из которых включает узел предварительного выбора заявки, первый и второй элементы И и триггер, синхронизирукщий вход которого соед {нен с выходом первого элемента И, вход сброса - с собтветствующим входом первого элемента ИЛИ. и первым входом второго элемента И, О-вход -г с шиной единичной логической константы, а единичный и нулевой выходы соответственно - с соответствующим выходом подключения к магистрали устройства и вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационньв4 входом узла предварительного выбора заявки того же канала, информационный выход которого подключен к первому входу первого . элемента И того же канала, причем первый выход генератора сигнала опроса соединен с входом опроса узла предварительного выбора заявки первого канала, выход опроса узла предварительного выбора заявки k-ro канала (,M), подключен к входу опроса . узла предварительного выбора заявки (k+1)-ro канала, а выход опроса узла предварительного выбора заявки М-го канала соединен со вто{шм входом генератора сигнала опроса, о т ли чающее ся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности увеличения числа обслуживаемых источникоб ин(Л формации и упорядочения дис1шллины их приоритетов, в него введены формирователь сигнала наличия обмена, второй элемент ИЛИ и элемент И-ИЛИ, причем нулевой выход триггера каждого канала соединен с соответствукицим входом формирователя сигнала наличия обмена, выход которого соединен с ю первым информационным входом элеменф д ел та И-ШШ и вторым входом первого элемента И каждого канала, выходы вторых элементов И каналов соединены с соотQD ветствующимй входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму информационному входу элемента И-ИПИ, вход разрешения и выход которого соответственно соединены с вторым выходом и третьим входом генератора опроса.