Устройство для обмена информацией между цифровой вычислительной машиной и внешними устройствами Советский патент 1983 года по МПК G06F3/04 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах.

По основному авт.св. № 907537 известно устройство для обмена информацией между ЦВМ и внешними устройствами, содержащее регистр информации,, блок синхронизации, шифратор, элемент ИЛИ и Ц каналов обмена каждый из которых содержит, блок подготовки канала, блок обработки запросов, блок управления, счетчики количества слов и текущего адреса, информационные вход и выход регистра информации являются соответственно информационными входом и выходом устройства, а управляющий вхо соединен с синхронизирующим входом устройства и входом блока синхронизации, в каждом канале обмена групл.а входов блока обработки запросов соедине 1а с группой выходов блока синхронизации, первый вход является соответствующим входом из группы входовзапроса устройства,а первый, второй и третий выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами блока управления, четвертый вход которого является соответственно входом из группы входов прнзн.ака направления передачи устройства, первый выход соединен с соответствующим выходом группы выходов опроса устройства и входом, из первой группы входов блока синхронизации, а пятый вход - с первым выходом блока подготовки канала, первый вход которого является входом из группы входов признака начала массива устройства, группа входов блока подготовки канала соединена с группой входов блока управления и группой выходов блока синхронизации второй и третий входы и первый и, второй выходы - соответственно с перврлм и вторым выходами и третьим и вторым входами блока обработки запросов, четвертый вход которого соединен с входом признака отработки кепрограммированной коман,цы устройства, третий выход блока подготовки канала соединен с первьвди входами счетчиков текущего адреса и количества слов, вторые входы которых подключены к второму выходу блока управления, третьим выходом соединенного с третьим входом счетчика текущего адреса, группа выходов шифратора и группа выходов, счетчиков текущего адреса каналов обмена является группой выходов непрограммиро в.анной устройства, первая группа входов шифратора соединена с второй группой входов блока синкро низации и группой входов признака направления передачи устройства, вторая группа входов - с четвертыми выходами блоков подготовки каналов.

а третья группа входов. с перв151ми выходами блоков обработки запросов и группой входов элемента ИЩ, группы входов счетчиков количества слов и счетчиков текущего адреса соединены с группой информационных вхо.дов устройства, выход элемента ИЛИ является выходом признака приостановки программы устройства, пятый вход блока обработки запросов -го канала обмена (i-l,N) соединен с первьм выходом блока обработки запросов i -го канала .обмена flj .

Недостатком устройства являются большие затраты аппаратуры из-за большого количества линий связи с внешними устройствами. В этом устройстве подключение внешних устройст к каждому каналу обмена осуществляется с помощью четырех линий связи. С увеличением каналов обмена пропорционально увеличивается количество линий связи. Поскольку организация сопряжения известного устройства с внешними устройствами обеспечивается с помощью магистральных передатчиков, приемников и кабельных линий связи, то указанные обстоятельства влекут существенное увеличение оборудования вычислительной системы с увеличением количества внешних устройств.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат за счет уменьшения количества линий связи между устройством и внешними устройствами .

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены шифратор адреса и N блоков селекции внегиних запросов, каждый из которых содержит два элемента И, элемент задержки и элемент НЕ, причем в -м блоке селекции внешних запросов (.,N ) первый вход первого элемента И соединен с -м входом запроса устройства, с входом элемента задержки и через элемент НЕ с первым входом второго элемента И, выход элемен,та задержки соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, выходы которых подключены соответственно к первым входам блока подготовки канала и блока обработки запросов i-го канала, первый выход блока управления i -го канала соединен с (--м входом шифратора адреса, группа выходов которого является адресным выходом устройства.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг,2 - схема блока селекции внешних запросов; на фиг.З. временная диаграмма его работы; на Фиго4 - схема блока синхронизации; на фиг.5 - временна диаграмма его работы; на фиг. 6 - схемы блока полготонки канала, блока обработки запросов и блока управления, Устройство содержит (фиг.1) блок Iселекции внешних запросов, шифратор 2 адреса, регистр 3 информации блок 4 синхронизации, шифратор 5, элемент-ИЛИ б, каналы 7 обмена, каж дый из которых содержит блок 8 подг товки канала, блок 9 обработки запросов, блок 10 управления, счетчик IIколичества слов, счетчик 12 теку щего адреса. На фиг.1 обозначены также шина 13 приема кода в счетчики, шина 14 признака непрограммированной команды ввода-вывода (ПЙКВв-В), шина 15 модификации счетчиков, шина 16 за. проса управляющего слова, ишна 17 блокировки, шина 18 формирования сигнала приема кода в счетчики, шина 19 управления, шина 20 выдачи . кода счетчика текущего адреса, шина 21 при знака отработки непрограммированной команды, шина 22 группы выходов непрограммированной команды устройства, шина 23 формирования сигнала Нач.массива, шина 24 формирования сигнала Запрос, ши на 25 признака: управляющего слова, шииа 26- опроса внешних устройств. БЛОК 1 селекции внешних запросов содержит (фиг.2) элемент 27 задержки, элемент НЕ 28 и элементы И 29 и 30. Блок 4 синхронизации содержит четыре элемента И 31 - 34, элемент И-ИЛИ ЗЬ, элемент ИЛИ 36, триггер 37, счетчик 38, распределитель 391 импульсов, генератор 40 (фиг.4). Блок 8 подготовки канала содержит (фиг.6) триггеры 41 и .42, элементы И 43-45. Блок 9 обработки запросов содержит (фиг.6) триггеры 46-49, элементы И 50-52, элемент НЕ 53. Блок 10 управления содержит (фиг.6) элементы И 54-57, элемент ИЛИ 58, элемент НЕ 59. . Устройство работает следующим об разом. Для обеспечения работы устройства за каждым каналом в оперативной памяти (ОЗУ) ЦВМ закрепляется ячейка, в которой хранится управляющее слово канала, содержащее характерис тику передаваемого массива информации (количество слов и начальный ад рее). Из внешнего устройства (ВУ) н входы шифратора Ь и блока 10 выдает ся потенциал ПВв-В, определяющий направление передачи массива ин формации (из ОЗУ ЦВМ в ВУ, или-наоб рот) . Подготовка канала к обмену и управление темпом передачи отдельных слов массива осуществляется сигнала ми внешних запросов Вн. Зп, которые поступают от ВУ на вход блока 1 соответствующего канала обмена. Сигнал запроса на подготовку канала к обмену отличается от сигнала запроса на передачу очередного слова массива информации своей, длительности. Селекцию сигналов запросов осуществляет блок 1, который из поступившего сигнала формирует либо сигнал Нач.массива, которым осуществляется подготовка соответствующего канала к обмену, либо сигнал Запрос, которым инициируется передача очередного слова информации. Сигнал Нач;массива формируется в блоке 1 на выходе элемента И 29, на первый вход которого сигнал внешнего запроса поступает непосредственно, а на втьрой- вход - будучи задержанным на элементе 27 задержки на величину t-joiA, ь Сигнал Запрос формируется в блоке 1 на выходе элемента И 30, на первый вход которого сигнал внешнего запроса поступает через элемент НЕ 28, а на второй - через элемент 27 задержки задержанным на величину Время задержки сигнала на элементе 27 должно составлять oiA 3n - где T,j, - длительность сигнала За- . прос; u - максимальное расширение сигнала Запрос при его передаче по кабельной линии связи. При этом длительность сигнала Нач.массива на входе блока 1 должна составлять Т j. л нм -Hw ъaд + йс, где t минимально допутимая длительность сигнала на шине 23. С точки зрения простоты формирования сигнала Вн.Зп во внешнем устройстве целесообразно принять . Сигнал Вн.Зп. (типа Нач. массива) через блок 1 по шине 23 поступает в блок 8, где фиксируется триггерами 41 и 42. Тот же сигнал по.шине 24 поступает в блок9 и фиксируется там триггером 46. Выходным потенциалом с нулевого выхода триггера 42 на элементе И 50 блокируется выходной сигнал триггера 46, а также запрещается срормирование управляющих сигналов блоком 10. Потенциалами с единичных выходов триггеров 41 и 42 через элемент И 44 устанавливается в единичное состояние триггер 47 и через элемент И 51 (при. наличии на его втором входе разрешающего потенциала от канала высшего уровня приоритета) выдается сигнал Сигн. , который блокирует работу каналов более низкого приоритета, поступает.на вход шифратора 5 и через элемент ИЛИ 6 поступает в ЦВМ как сигнал внешнего запроса типа Приостановка. Одновременно сигнал Сигн,НКвв-В на элементе И 4 формирует сигнал Пусл, поступаю щий на шифратор 5, на выходе которо формируется непрограммированная команда вывода управляющего слова, по ступающая по шинам 22 на вход ЦВМ. После приема внешнего запроса из ЦВМ по шине 21 выдается сигнал НК Ътраб.-, и по группе информационных шин Инф. ЦВМ выдается управляющ слово. Сигналом ИКотраб. разрешается запись сигнала Сигн.НКвв-В через элемент И 52 в триггер 48 и з тем в триггер 49, а также разрешает ся сброс триггера 47. Элемент И 52 и триггеры 48 и 49 обеспечивают задержку -и синхронизацию с тактами ЦВМ внешнего запроса. Выходным сигналом триггера 49 на элементе И 45 формиру ется сигнал ПКСг. -и сбрасывается триггер 42, а выходным сигналом триг 1ера 48 сбрасывается триггер 47. Сигналом пкСг на шине 13 произнодитс.ч запись управляющего слова в счетчики 11 и 12. После сброса тригт-ера 42 в триггер 47 переписывается через элемент И 50 запрос, зафиксиг ов а 1Г :,1й в триггере 46, и затем на элементе И 51 формируется сигнал Сиги,НКвв-В (при наличии на его первом входе разрешающего сигнала от канала высшего приоритета). Этот сигнал поступает в блоки 9 всех каналов более низкого уровня .приоритета и блокирует их работу. Одновремен но сигнал Сигн.НКвв-В поступает на шифратор 5 в ЦВМ (как сигнал за Приостановка проев, типа вход блока 10, на элементе И 57 которого формируется сигнал : BKCt- i обеспечивающий выдачу со счетчика 12 на вход ЦВМ кода адреса непрогргямг.щрованной команды, код операции которой поступает с выхода шифратора 5. После приема кода непрограм.млрованной команды в ЦАМ выходным сигналом с триггера 48 на элементе и 56 формируется сигнал + ic, которым увеличивается йа единицу код в счетчике 12 и уменьшается на единицу код в счетчике 11, т.е. производится подготовка счетчиков к передаче следующего слова. После при ема непрограммированной коман,цы ЦВМ производит выдачу (если ПВВ-В соответствует выводу) первого слова информации, о/1новременно с которым на элементах И 54 и ИЛИ 58 .блока 10 у.правления формируется и выдается сигнал Опрос ВУ поступающий по 1иине 26 на вход шифратора 2, которым этот сигнал кодируется, и по группе шин Код опроса ВУ адресного, выхода код ВУ поступает во внешнее устройство. При вводе информации в ОЗУ ЦВМ от ВУна элементах И 55 и ИЛИ 58 формируется сигнал синхронизации Опрос ВУ, который кодируется на шифраторе 2, и этот код поступает .в соответствующий датчик информации. Аппаратурой датчика этот код расшифровывается и производится передача информации по шинам Инф. ВУ на вход регистра 3 информации, Информация от ВУ сопровождается сигналом Синхр. ВУ,которым эта информация записывается в регистр 3 и с него принимается в ОЗУ ЦВМ. Время между выдачей в датчик информации Кода опроса ВУ и получением от датчика информации должно быть не более определенной, фиксированной величины (при принятых временных соотношениях эта величина составляет семь рабочих тактов). Если через установленное- время от датчика не поступила информация (по причине большего расстояния до него, его невысокого быстродействия и т. п.), то возникает рассогласование между временной диаграммой ЦВМ и работой ВУ. Влок 4 синхронизации (фиг.4 и 5) работает следующим образом. В исходном состоянии счетчик 38 и триггер 37 установлены в нулевое состояние. Потенциалом с выходов трГиггера 37 через элемент И 34 разрешено поступление импульсов ГИ 2 с выхода генератора 40 на вход распределителя 39 импульсов, а через элемент И 33 запрещено поступление импульсов на вход счетчика 38, Таким образом, в исходном состоянии на выходе распределителя 39 формируется последовательность тактовых сигналов ТИ1-ТИ8 с периодом повторения, определяемым периодом выходных сигналов ГИ1 и ГИ2 генератора 40. При этом тактовые сигналы с четными номерами формируются от импульсов ГИ2, а нечетные - от импульсов ГИ1. В данном режиме работы блока выполняются все операции ЦВМ за исключением операцип ввода. В операции непрограммированного ввода информация на входе ЦВМ должна быть установлена не позднее импульсов ТИ2. Признаком направления передачи информации ПВВ-В на элементах И 31 и 32 разрешается прохождение игнала Опрос ВУ, который, будуи простробированным через элемент ИЛИ 36, устанавливает в единичное состояние -триггер 37, отключая при этом от распределителя 39 импульсов синхросигналы ГИ2 и подключая их к счетному входу счетчика 38. При этом

последним на выходе распределителя формируется тактовый импульс ТИ 5. Триггер 37 сбрасывается сигналом Синхр.ВУ, простробированным на элементе И-ИЛИ.35 синхросигналом.

После сброса триггера 37 .на вход распределителя через элемент И 34 разрешается прохождение синхроимпулсов ГИЗ, и распределителем формируеся тактовый импульс ТИ6 и все последующие. Таким образом, длительность такта ТИБ соответствует (фиг,5), т,е. работа распределителя 39 импульсов приостанавливается на время опроса датчика информации и запускается, когда на входе ЦВМ установлена информация для ввода. Поскольку триггер 37 сбрасывается сигналом Синхр,ВУ, формируемым в ВУ, а до поступления этого сигнал работа ЦВМ фактически приостановлена, то существует опасность останова ЦВМ при отказе одного из ВУ или линии передачи этого сигнала между ВУ и ЦВМ, Для устранения подобного случая счетчик 38 подсчитывает синхросигналы ГИ2 с момента выдачи из блока 10 сигнала Опрос ВУ и до получения от ВУ сигнала Синх, ВУ, Емкость счетчика .рассчитывается на максимальное время обмена,

Если в течение этого времени от ВУ не поступит сигнал Синхр, ВУ, то сигналом с выхода счетчика сбрасывается триггер .37, восстанавливается работа распределителя 39 импульсов, а операция ввода информации от неисправного датчика заканчивается вводом нулевого кода, т,е, информация неисправных датчиков не принимается,

Таким образом,.количество линий связи в устройстве существенно меньше, чем в известном. Сокращение линий связи ведет к .сокращению аппаратуры вычислительной системы за счет уменьшения количества магистральных передатчиков и приемников, уменьшение же количества проводов в .кабелях ведет к снижению стоимости кабельнбй сети вычислительной системы.

Риг.2

н.п.

1 г-ддДЬ-H.jf

Т

х

т1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ МЕЖДУ ЦИФРОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ММОИНОЙ И ВНШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ по авт,св. 907537, отличающееся тем, что, с целью сокращения аппаратурных затрат за счет уменьшения количества линий связи, в него введены шифратор адреса и N блоков селекции внешних запросов, каждый из которых содержит два элемента И, элемент задержки и элемент НЕ, причем в 1 -м блоке селекции вваиних запросов

гйг JTJTJTJTJTJTJTJTJ-IJI W nJTJOrUOJTJTJTJTJlJTJ

JTJTJrrL.

J3.

Фиг.5